（上篇：概述、锂电池结构、火灾特点）
(千亿国际，朱劲武，北京，联系电话：13910793712)
一、概述
2024年2月23日看到南京雨花台区破晓倾轧层停放的电动自行车处引生气灾，造成15人罹难，44人在院**重大火灾事故新闻报道后，很是震惊!但也不受惊。因北京市科学手艺协会2024年编辑的《科技事情者建议》第3期刊物上，先容民用级48V 12Ah电动自行车中小电池容量，其电池能量约为10个手榴弹爆炸的能量。
自己从事消防事情三十多年，近几年又对锂电池火灾灭火类产品举行研发，看了许多论文和文章只从片面叙述，难有现实指导作用。自己以为有责任和义务写一篇这方面消防科普类和种种锂电池灭火产品准确设计、选型与步伐探讨方面文章，供各领域同仁们参考，确保你我他生命工业安 全！
随着我国进入“十四五”开启**建设社会主义现代化国家的征程，2024年海内两会政府事情报告再次提出，起劲稳妥推进实现2030年碳达峰，2060年碳中和的生长目的实验，扎实开展“碳达峰十大行动”。我国近几年来新能源各领域产品均获得蓬勃生长。据中国自行车协会的数据显示，2023年电动自行车的销售量约莫为5400万辆，据此推测，现在我国电动自行车保有量至少有3.5亿辆。公安部数据显示，阻止2023年底海内新能源车保有量达2041万辆，占汽车总量6.07%，纯电动车保有量为1552万辆，占新能源车76%，2023年注册挂号有743万辆，占注册挂号汽车数目的30.25%，比2022年增添207万辆，增添38.76%。据2024年1~5月有关部分统计：新能源汽车产量为392.6万辆，同比增添30.7%。1~5月销量为389.5万辆，同比增添32.5%，占市场合有车销售量的33.9%。近几年来，新能源车处于快速高增添态势。
据尚普咨询集团数据显示，2023年6月海内拥有公交汽电车70.32万辆，其中纯电动车为45.55万辆，占比为64.8%，增添3.59万辆 ；混淆动力车为12.8万辆，占比18.2%，镌汰11.01万辆 ；柴油车为9.67万辆，占比13.7%，镌汰2.98万辆。纯电动公交汽车增添迅速，柴油公交汽车大幅镌汰，反应了国家和地方政府加速公交汽车节能减排、绿色出行生长的重视和支持。
凭证国家能源局宣布的数据，阻止2023年12月尾，太阳能和风力发电的生长增添参数划分是55.2%和20.7%。从《中国电力供需剖析报告》宣布参数剖析，2024年新能源装机坚持快速增添，凌驾40%，其中太阳能装机容量比上一年增添38.6%，占总装机容量的25.4%。风电装机容量比上一年增添20%，随之与太阳能和风力发电配套的储能舱产品，也将大幅增添。
增强风电光伏基地建设自2022年**写入海内两会政府报告，2024年再次被列入政府事情使命中，这批注此“顶层设计”，中央仍在坚定不移的推进和执行。2023年1~11月，海内主要可再生能源水电、风电和太阳能发电项目完成投资凌驾6100亿元，风电和太阳能投资划分抵达2020亿元和3209亿元占比划分为33.1%和52.6%，靠近全球新增装机的60%，与2022年风电和光伏同比划分增添83%和149%。现在，我国风电和太阳能发电装机容量划分约3.7和3.9亿千瓦，到2030年风电和太阳能发电总容量将要求抵达12亿千瓦以上，将尚有一半的扩张空间，与风电、光伏配套的储能舱等州产品均将同步获得快速生长。
电动自行车已成为许多人出行代步的主要交通工具，电动自行车虽利便快捷，但常引生气灾。依据国家消防救援局2023年统计，海内共收到电动自行车火灾报警2.1万起，比2022年上升17.4%，每年均在快速增添。电动自行车无论安排家中、地下车库与地面雨棚充电时，是否有违规和有无消防步伐，应值得各人高度重视。
据国家消防救援局的数据显示：2023年一季度新能源汽车起火率或许在万分之0.44~0.72。若现在有1000多万辆，天天有8辆车左右被烧，若未来变为1亿辆新能源车，那将再放大十倍。新能源车2023年一季度自燃640辆左右，同比增添32%，燃油车起火的车辆基本都是缺乏保养，车龄较长，而电动车是新车燃烧。地下车库新能源小车停放和充电爆发自燃征象逐年增多，比安排在地面上造成的生命工业安 全就会影响将更大。新能源小车安排地下车库或地面时充电和新能源公交车与旅游大巴安排地面充电时，是否有消防步伐，也应值得各人高度重视。
2024年6月24日韩国锂电池厂爆发爆炸式燃烧，火灾几分钟就酿成大火灾，燃烧历时5个多小时，属难杀绝超大型火灾，造成23人在火灾中失踪，其中有19名中国公民。许多人以为锂电池州产品，这么危险，危害人民生命工业安 全，是否应阻止生产销售。据科学家统计，天下上危险的地方是晚上在床上睡觉，将有30%以上生命殒命，岂非我们各人就不去睡觉了吗？
二、要害词
电动自行车充电雨棚喷水灭火系统、电动自行车集中充电设施、电动自行车充电桩灭火装备、电动自行车充电桩喷水灭火系统、电动自行车锂电池消防充换电柜、消防充换电柜、充（换）电柜为主、充电桩为辅、电动客车锂离子动力电池箱火灾防控装置、电动客车灭火系统、电动锂电池公共汽车灭火系统、电动锂电池旅游大巴灭火系统、锂电池电动汽车灭火系统、电动汽车灭火系统、新能源公交车灭火系统、地下停车场灭火系统、停车场用电动汽车火灾防护系统、电化学储能电站灭火系统、锂离子电池储能舱灭火系统、生命工业**锂电池箱、磷酸铁锂、三元锂、白黄色烟、CO、温度、复合探测器、锂电池热失控、灭火试验、灭火设计新理念、锂电池客栈堆垛机货架、灭火系统、锂电池客栈灭火系统、灭火原则、抑制火灾复燃、抑制热失控、锂离子电池火灾、锂电池火灾、火焰强度、火灾伸张、火灾早发明、早预警、早断电、早启动、灭火介质、**是**原则、*小损失性原则、预警与断电、*小损失性原则。
三、锂电池组结构与火灾特点
1、锂电池种类与结构
（1）圆柱形锂离子电池：
主要有磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸钴锰、三元锂、铅酸动力电池等种类质料，外壳分为钢壳、铝壳和聚合物几种，一样平常电池外壳为电池的负极，盖帽为电池的正极，大多接纳18650型号为多，18体现圆柱形电池外径为φ18mm，电池长度为650mm。由单体圆柱形锂离子电池组成的种种方形锂电池，一样平常热失控后，外壳不鼓胀或不鼓包，大多从盖帽处破碎走漏气体了。单个圆柱形锂离子电池一样平常用于一样平常重复充电的 小电器上用。
单个圆柱形锂离子电池，通过串并十几个至几十个用聚合物胶带无密封状态组合在一起，叫锂电池组。主要用途：条记本电脑、电动自行车、电动汽车、太阳能储能等场合领域。
（2）方形锂电池
方形锂电池通常是指铝壳或钢壳为长方形电池，普及率在海内很高，方形电池有接纳卷绕和叠片两种差别的工艺。海内动力和电动汽车电池厂商多接纳电池能量密度较高的铝壳方形锂电池为主，形状尺寸可举行定制化生产，以是市场上有许多产品型号，工艺也难统一。
方形锂电池主要用途：手机与电脑、电动汽车与储能系统、电动工具和玩具等领域。
（3）软包锂电池
软包锂电池所用的要害质料，正极质料、负极质料、隔膜与古板的钢壳、铝壳锂电池的区别不大，要害是外壳包装质料（铝塑复合膜）差别，外层为尼龙BOPP等，中心层为铝箔，内层为多功效高阻隔层。外壳为铝塑复合膜的软包锂电池**性能好于钢壳或铝壳，不会爆发爆炸，电池组热失控产气后外壳将逐渐泛起鼓包和抵达一定压力下，**膜片突破或外壳裂开，可燃气体释放出来，重量轻，但本钱会高，容易爆发漏液。一样平常软包锂电池两件为一组，外边还包装一铝壳体，增添电池形状强度，� ；と戆绯夭灰姿鸹�。软包锂电池形状柔软，可以弯曲和折叠，具有较高的容量和能量密度，常用于电动汽车和储能系统装备上。
锂电池形状一样平常为圆柱形、方形、软包三种结构，外壳均是钢壳或铝壳包裹，密封性能好。这三种形状结构电池，在通过串并联，再一次由密封性较好的钢壳和玻纤、碳纤和增强复合质料壳电池箱或盒包装。电池一旦过充、短路、热失控爆发火灾，灭火介质很难进入两层以上密封性较好的包装物内层，对爆发热失控的单体电池源头火灾举行灭火，这就决议锂电池爆发火灾后，很是难灭火的主要缘故原由之一。
2、电池容量、性能、结构、安 全性
（1）各用途电池容量、单位、包装箱（物）
电动自行车、新能源汽车、电动公交车电池容量通常以千瓦小时计量，部分也有用安时来计量。Ah（安时）是权衡电池容量的单位，KWh（千瓦时）是权衡能量的单位，它们之间换算公式关系为：容量（安时Ah）=能量（千瓦时KWh/电压V），则为Ah=KWh/V。
电动自行车电池电压一样平常为36V和48V两种，容量一样平常在12～25Ah之间。电池组外包装盒是玻纤、碳纤增强复合质料加工，电池组包壳具有一定密封性能和强度。一样平常放在脚踏板处或斜插在车架上。
电动汽车的电池容量以汽车类型、充放电方法、品牌、厂地等许多因素的差别，差别较量大。小型电动汽车的电压通常在48V～72V之间，电池容量在15～60KWh之间，这类车型通常用于都会短途出行或小我私家代步。而大型电动汽车，如：轿车和SUV，其电压通常在200～360V，知足高性能和续航里程要求，电池容量在60～100KWh甚至更大。别的，插电混淆动力汽车电池容量一样平常比纯电汽车小，通常在5～20KWh之间。小汽车各电池组一样平常并串联放入一密封性较好电池箱内，这电池箱体安排在小汽车车底。
新能源大巴车、公交汽车支持行驶*长200公里的距离，一样平常电池容量在150～250KWh。若支一连航距离到600公里左右，一样平常电池容量应为500KWh左右。各电池组放入差别型号与尺寸的蓄电池标准箱内，每一个蓄电池标准箱内一样平常可安排并串联方法电池组20～60块。蓄电池标准箱箱体质料主要包括玻纤、碳纤、增强复合质料及钢质，具有IP67防水防尘密封性很是好。蓄电池标准箱4～10个，划分主要安排在公交车和大巴车两侧行李箱内或部分安排在车内或车顶上。蓄电池标准箱长度尺寸一样平常为0.8～1.2米，宽度尺寸一样平常为0.5～1米，厚度尺寸一样平常为0.2～0.3米。
主要与太阳能、风力发电机舱配套的储能舱有标准长度20尺、40尺、45尺三种，储能舱单舱电池总容量一样平常在2～7MWh（兆瓦小时）。是由许多蓄电池标准箱组成，蓄电池标准箱叠加安排层数一样平常4～8层，则为一簇。40英尺集装箱储能舱内将安排许多电池簇，电池总容量为3～7MWh（兆瓦小时），形状尺寸长为12.192m、宽度为2.438m、高度为2.897m。箱体具有防水防尘IP54密封性很是好，主要由高强度钢材加工而成的。
本条款较详细先容了各用途电池组安排到包装物和电池箱的结构尺寸和安排位置，也就是说每一个单体蓄电池装置在2～5层密封性能较好的包装物和电池箱内，加之各装置位置差别，锂电池火灾源头，种种灭火介质很难突破进入多层单体电池组内层电池包装物内，这就造成锂电池火灾大多很难杀绝时势，只能让它自燃自灭。锂电池火灾灭火焦点是：一是将火灾一定要杀绝在源头，并冷却 ；二是源头火灾杀绝不了，应严酷控制和压制火焰强度 ；三是严防火焰伸张，让它逐步燃烧尽。
（2）常见锂离子电池性能与安 全性比照
锂电池主要分为锂金属电池和锂离子电池两类。锂金属电池应用*多的形式为纽扣电池，主要应用于电脑板卡或车钥匙等装备上。电能量高，大多是一次性电池，不可充电和循环使用。锂离子电池应用于智能手机、条记本电脑、电动自行车、电动汽车、储能舱等装备里的充电式电池。锂离子电池一样平常是使用锂合金金属氧化物为正极质料、石墨为负极质料、使用非水电解质的电池，依赖锂离子在正极和负极之间往返嵌入和拖嵌实现放电。
常见的锂（离子）电池类型主要有：钴酸锂电池、三元锂质料电池、磷酸铁锂电池、钛酸锂电池和聚合物锂离子电池。
常用锂（离子）电池主要性能与**性能参数比照表一：
表一
|
性能
|
钴酸锂 |
锰酸锂 |
磷酸铁锂 |
三元锂质料 |
铅酸动力 电池 |
|
能量密度 |
中 |
低 |
中 |
高 |
低 |
|
循环性（次数） |
500～1000 |
500～2000 |
2000～6000 |
800～2000 |
300～500 |
|
安 全性 |
差 |
一样平常 |
好 |
差 |
好 |
|
适用温度（℃） |
-20～55℃ |
≥50℃快速衰减 |
-20～75℃ |
-20～55℃ |
-15～60℃ |
|
本钱 |
很高 |
低 |
低 |
较高 |
替换本钱高 |
|
环保性 |
差 |
优异 |
好 |
尚好 |
一样平常 |
|
应用领域 |
小电池 |
动力电池、电动工具 |
动力电池、电动汽车、超大容量电池、电动工具、储能装备 |
动力电池、电动工具、电动汽车 |
动力电池、电动工具 |
3、火灾类型与种类
锂离子电池通常由正极、负极、隔膜、电解液和电池壳体五大部分组成。以下三种类型，将导致锂电池火灾：一是由于对锂电池组机械挤压、变形、撞击、甚至隔膜破碎，引发电池内短路 ；二是过充过放 ；三是电池组或电池组箱内透风冷却性能差，使用温度过高，从而使隔膜和正极质料等爆发剖析，*后隔膜大规模瓦解导致正负极短路。当电池内部温度升高到80℃以上时，并会最先释放出热量以及爆发一氧化碳、二氧化碳、氢气、氧气、乙炔、甲烷、甲苯、苯乙烯、氟化氢等气体。磷酸铁锂电池爆发的刺鼻、眼酸味气体，比三元锂电池气息重和强，但爆发白黄色烟没有三元锂电池爆发浓烟多。锂电池外壳逐渐爆发鼓包，约2分钟左右各锂电池**膜片相继破碎、冒白黄色烟（磷酸铁锂电池烟少，三元锂电池烟多）、白黄色烟、小明火燃烧、几分钟后呈喷射形式较大强度火焰燃烧或爆炸式燃烧，火焰稍后呈缩短稳固燃烧、火焰熄灭等七个历程。三元锂电池从小明火燃烧，到呈喷射式较大强度火焰燃烧或爆炸式燃烧，比磷酸铁锂电池时间短，火焰强度要强烈几倍。
锂电池火灾涉及A、B、C、D、E类火灾，并是深位火灾，*要害是锂电池储能系统多为集装箱式安排，电池排列细密、火灾能量密度大、热失控极易伸张、一直爆发大宗热量，给灭火带来极大阻碍，现有的单种灭火剂很难杀绝这类型火灾，是现在*重大和*难杀绝的一种火灾。
四、种种类型锂电池装备火灾属性与特点
锂电池应用于差别装备和场合中，接纳的锂电池种类质料、结构、数目若不相同，则火灾属性与特点将会相差重大。
1、火灾主要属性
（a）火灾迅速。泛起异味或冒白黄色烟后，约30秒内泛起明火，并2分钟内将引燃车上可燃物质，爆发爆炸或燃烧。
（b）爆发有毒烟气� ；鹪盅唐泻幸谎趸肌⒁谎趸颉⒓淄椤⒓妆健⒘蚧狻⒎獾刃矶嘤卸酒�，对被困职员逃生爆发倒运影响。
（c）火焰温度高� ；鹪衷�3分钟左右内火焰可抵达1200度温度左右，能快速引燃周边可燃物质，使火灾伸张速率快。
（d）火灾难杀绝。电动锂电池自行车一旦爆发火灾，一样平常很难杀绝，*要害处置惩罚步伐：一是不要危害生命工业** ；二是控制火焰强度，避免火灾伸张。
（e）遵纪遵法。电动锂电池自行车充电和存放应严酷遵守消防规则和外地政府部分有关划定，自动只到高**性具有报警、灭火功效的充换电柜和到集中充电桩雨棚配备响应的牢靠式浅易消防喷水等设施处充电，才华包管你我他生命工业！
（f）距离式爆炸燃烧。种种型锂电池装备中电池组（如：电动自行车）、电池箱（如：电动小汽车）、各电池箱（如：电动公交车、储能舱）的单体锂电池因受高温、短路等因素影响，相继爆发热失控，单个或几个或几十至几百个单体锂电池将同时或距离爆发H2、CO、乙炔、甲烷等可燃气体，从电池箱和装备中喷射出，间隙式爆炸燃烧便随之爆发了。
（g）火灾难杀绝。锂电池装备火灾，**次明火杀绝了,据统计复燃机率仍有40%以上。若**火灾没有被杀绝和**杀绝的火灾再次复燃，这种火灾将很难再杀绝了，*要害处置惩罚步伐：一是确保人民生命工业** ；二是控制火焰强度，避免火灾伸张。
2、种种型装备主要火灾特点与区别
电动自行车的电池容量一样平常在12~25Ah之间，为一个电池组，外包装盒为玻纤、碳纤增强一层复合质料，安排在脚踏板处或斜插在车架上。电池组容量不大，是由许多单体电池组成，可是大多单体电池由1~2层外包装包裹，电池组处于装备和地面之间，初期火灾不大，一旦爆发火灾，应一连喷射几分钟以上清水灭火介质，将明火杀绝、还应一连喷射降温，避免火灾复燃。*简朴定心充电要领，将电池组放入具有报警、灭火装置的充换电柜中集中充电，或集中安排具有充电雨棚浅易式喷水灭火系统设施中充电，才华确保你我他生命工业**。
小型电动汽车电池容量一样平常是15~60Kwh之间，约莫由52倍左右电动自行车电池容量电池组组成，安排在一个或两个外装盒为玻纤、碳纤增强复合质料中，这些电池箱一样平常安排在汽车*底部。总电池容量较大，可是大多单体电池经由3~4层外包装物包裹，这就给火灾杀绝带来了很是大的难度。一旦爆发火灾，电动小汽车是电动自行车火灾强烈强度的约52倍左右，很难灭火，除接纳特殊灭火方法才会有用。主要应实验控火和避免火灾伸张。
电动旅游大巴、电动公交汽车电池总容量，支持行驶*长200公里的距离，一样平常电池容量在150~250KWh，约莫有208倍左右电动自行车电池容量电池组，这么多电池一样平常划分安排在4~8个玻纤、碳纤增强复合质料电池箱中，这些电池箱主要牢靠在汽车两侧行李箱中，部分装置在车箱内或后备箱内。单体电池组经由四层左右外包装物包裹，若爆发火灾，火的燃烧和爆炸威力相当于10个手榴弹的208倍左右。现在国家、行业标准划定了都会公共汽电车发念头舱应设置自动灭火系统和温度报警系统，若没有装置自动灭火装置一旦爆发火灾或装置了灭火装置爆发火灾没有杀绝乐成，很难将火灾杀绝，因灭火介质很难进入电池箱*内层电池组灭火与降温。这时应远离火源，压制火焰强度，避免火灾伸张。现在，大大都电动旅游大巴、电动公交汽车均没有装置报警、灭火系统装备。
储能舱全称为电化学储能舱，是指使用电化学原理举行存储的装备或设施。电化学储能，也称为电池储能。电化学储能舱中主要使用的产品包括铅酸电池、二次电池（如镍氢电池、锂离子电池等种种燃料电池等），储能舱主要与太阳能和风力发电装备配套，普遍应用于电力系统的调理、可再生能源的存储及应急备用电源等领域。
一个40英尺储能舱总电池容量一样平常在3~7Mwh（兆瓦小时），约莫相当于5208倍左右电动自行车电池容量电池组。这么多电池组划分装置在几十至近百多个电池箱内，4~10个电池箱接纳串联、并联或串并联方法毗连叠放在一起，成为电池组合体，也叫电池簇，储能舱中将装置牢靠十几个左右电池簇。
海内外储能舱常爆发重大火灾，特殊是近期2024年6月24日韩国锂电池厂火灾，据统计不到1分钟左右3.5万个锂电池便爆发爆炸式燃烧，历时爆炸和燃烧约5个多小时。3.5万个锂电池数目，相当于40英尺储能舱5~6个锂电池总数目，想想一个储能舱一旦爆发火灾，火灾燃烧和爆炸当量有多强烈。
注：本文章分为上、中、下三篇，本篇与“中篇：标准、规范、要求、专家论文”文章相毗连，下篇为“灭火试验、设计新理念、计划与步伐”文章。
收稿日期：2024-5-8 ； 修他日期：2024-8-30
作者简介：朱劲武，男，千亿国际，主要从事气体灭火系统研发、生产销售事情。
作者地点：北京市北京经济手艺开发区荣京东街17号
作者邮编：100176，电话：13910793712
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