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锂电池灭火及锂电池消防注意事项

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2016-12-02
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锂电池及锂离子电池是项伟大的技术,必将为全球电能的存储和供应带来巨大的变化和贡献。尽管如此,其带来的火灾(爆炸)风险也不容忽视。因此,我们应当采取必要的防火和灭火措施,用于降低该风险,提升安全性。

锂电池,包括锂离子电池,优点在于性价比高,重量轻,环保,但是由于他们储存的很大的能量,因此,火灾和爆炸风险也较高。无论是储能行业的大型电池,还是电动新能源领域的电池,还是更小的用于电子设备的电池,都具备一定的危险性。

无论何时,储存在首先空间内的能量都有释放的倾向,有时还是剧烈的。因此,在整个电池的生命周期,都应考虑合理的防火灭火措施。这位多个行业带来了新的挑战,包括电池制造业、运输物流、仓储管理和电池应用。对于从事风控和消防行业的同仁来说,如何量化这个风险,如何针对危险进行有效保护,都成为新的挑战。

锂电池 Vs 锂离子电池

这两种电池叫法类似,但实际是不同的。锂电池是不能再充电的。他们包含有锂金属物质,这是有很高可燃性的。锂电池的应用领域通常有军事领域、医药领域和一些电子电器设备。

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锂离子电池,是可充电的。它比锂电池重量更轻,同时提供高储能密度。锂离子电池是不含金属锂的,但是含有锂离子和高可燃性电解质(液)。应用领域如笔记本电脑、手机、电动新能源汽车、医疗设备、以及储能系统等。

随着锂(离子)电池应用的飞速增长,其火灾风险也充斥在其整个生命周期。从制造、物流、仓储、到最终用户,都应更多意识到这个优秀的工具在提供能量的同时,也带来火灾风险。该电池供应链上每个环节,都应由有负责任的措施,确保安全。

锂电池的火灾特性

锂电池能够自燃,随后会因为过热而发生爆炸。产生过热的原因包括电短路,快速放电,过度充电,制造缺陷,设计不良或机械损坏等等。过热会导致”热失控”过程的产生,也就是电池内部的放热反应会导致电池内部温度和压力以很快速率上升,从而将能量浪费掉。

一旦某个电池单元进入热失控状态,它会产生足够的热量,使得相邻的电池单元也进入热失控状态。随着每个电池单元轮流破裂并释放其内含物,就会产生一种反复燃烧的火焰。这就造成电池中的可燃性电解液发生泄漏,如果使用一次性锂电池,则还会释放可燃烧的锂金属。于是就会产生一个巨大的问题,这些火灾不能像“正常”火灾一样对待,需要开展有针对性的培训,防控规划,合理存储和建立灭火系统等。

目前关于大型电池的火灾特性数据有限。然而,我们可以预测,当电池进入热失控时,热失控传播会产生可识别的标记;电池也会以某种方式表现出相应特征。火势可能会呈现逐渐烧尽的状态,或者发生爆炸。这两种类型的事故,以及它们所产生的负面副产物(喷射的弹片,熔融金属,燃烧的电解质以及其它物质等)都可以通过为电池设置适当的存储措施和运输环境进行管理和控制。

采用锂(离子)电池的系统可能需要继续使用和开发一些抑制和灭火系统,用于降低负面事故的发生几率,从而控制风险,才能让该电池系统让用户用的放心。

锂(离子)电池火灾事故在世界各地时有发生。这些火灾发生在能量存储系统(风力,太阳能等),电池测试环境,运输和存储以及许多其他领域。许多电动车辆中发生了自燃性的电池组起火,其中很多涉及火灾或爆炸。尽管在汽车、火灾研究和应急响应行业中,许多人认为锂电池动力车辆的火灾风险不会大于常规车辆系统,但人们普遍认识到因锂电池火灾而产生的副产品,热及火焰等会产生极大的危险。这些危险包括其会释放有毒物质以及产生挥发性燃烧的特性。换句话说,相对于常规火灾,虽然锂电池火灾可能不会产生“更多”危险,但是他们与常规火灾不同而且具备独特的危险性。

制造,运输和储存锂(离子)电池的机构也同样不能认为可以免于火灾事故。热失控事件也造成了许多储存锂(离子)电池的设施发生了一些大规模火灾。这些火灾具有特别大的影响,因为在这些设施里通常储存了大量的锂(离子)电池,会进一步加快火灾蔓延。

风险管理

我们完全可以做到,锂电池火灾风险可以进行有效管理。通过合理的规划,风险评估,存储方法和灭火措施及应急响应措施,可以在很大程度上管理锂(离子)电池的火灾风险。在制定管理电池火灾风险的策略时,应该关注以下几个方面

储存/运输安全

有些危险是和处理电池本身相关的危险。在大多数情况下,电池机械损伤可能会成为引发热失控(火灾/爆炸)事件的最高风险因素。对电池的处理不当可能导致其受到挤压或刺破损坏,由此可能导致电解质材料的泄露或短路。这些情况可能导致热失控并发生火灾和/或爆炸。

FM Global与NFPA消防研究基金会发布了与储存中的锂离子电池可燃性特性相关的数据。该报告详细描述了针对仓库存储中锂离子电池的大规模火灾所进行的测试,这是对于火灾事故中的电池所开展的突破性研究。测试结果似乎证实了以下几点:

因为这些产品中含有可燃的电解液,锂离子电池在火灾中存在几种独特的火灾危险。

密集型锂离子圆柱形电池和聚合物电池在这种火灾中的行为不同于锂离子电池组。

当锂电池散装储存在瓦楞纸板箱中时,锂离子电池的早期灭火和冷却对于正确保护设施是必要的。

用于其他类型高危险产品和材料的现有保护解决方案,可以有效保护大批量存储的锂离子电池。

活动仍有其局限性。其中一个明显的局限性在于它仅测试了小容量18650电池。18650电池通常在电子设备中进行使用(被视为AA尺寸)。对于更高容量电池(如在电动车辆,能量存储器和其它配置中所使用的电池)也需要开展燃烧测试,因为这些电池的燃烧特性和产生的后果会远远不同。大容量电池对火灾管理提出的挑战不容忽视。

NFPA和其他标准制定组织尚未完成管理电池火灾问题的正式标准和指南,但是现有的存储和运输策略可以用来协助管理火灾风险。找到专门从事锂电池火灾管理和抑制的专业公司是一个很好的开始。这些公司不同于一般的灭火系统设计师和消防工程承包商,因为他们精通于和锂电池火灾问题密切相关的独特存储和火灾风险抑制方法,以及具备相应风险管理实践。

SCIC来进行灭火。基于这种考虑,一个行之有效的办法是是把电池存储安装在具有冷却灭火系统的环境中。对锂离子(二次)电池灭火最好的办法是对燃烧的材料进行冷却; 锂电池(含金属锂)灭火则需要单独的灭火方法。

这对于EHS至关重要。通过外部存储或远程存储将锂电池和其他生产设施进行隔离也是值得注意的方案。电池存储堆场应允许非现场存储,在使用单位需要时可以进行及时(just-in-time)交付。

如上所述,电池几乎是商业社会和个人生活中不可分割的一部分; 它们和每个人的生活息息相关。因此,任何组织和个人都应该意识到这些电池可能带来的独特性危害。拥有大量锂电池的公司应与专家合作开发相关培训,减少火灾事故的发生并确保附加安全保护措施。这些培训可能涉及电池危害意识问题,或可能包括更详细的情境培训,如电池火灾特性,紧急响应程序和灭火设施的使用(聚焦锂离子电池)等等。这种类型的训练将有助于保护生命和财产。

SOP)包括指导电池的运输和接收,处理,日常使用,存储和其他功能的过程。适宜的电池标准操作程序(SOP)将涉及电池整个寿命周期的各个方面。这些程序为电池的安全使用和操控提供了基础,也是开发有效的风险管理流程的起点。

MSDS)以及制造商和分销商提出的其他建议。这些文档规定了适当的储存,处理和应急响应的可行办法。需要注意的是,化学品安全说明书(MSDS)的建议通常波动比较大,有时是非常不同的。

需要指出的是,目前的测试活动仍有其局限性。其中一个明显的局限性在于它仅测试了小容量18650电池。18650电池通常在电子设备中进行使用(被视为AA尺寸)。对于更高容量电池(如在电动车辆,能量存储器和其它配置中所使用的电池)也需要开展燃烧测试,因为这些电池的燃烧特性和产生的后果会远远不同。大容量电池对火灾管理提出的挑战不容忽视。

尽管NFPA和其他标准制定组织尚未完成管理电池火灾问题的正式标准和指南,但是现有的存储和运输策略可以用来协助管理火灾风险。找到专门从事锂电池火灾管理和抑制的专业公司是一个很好的开始。这些公司不同于一般的灭火系统设计师和消防工程承包商,因为他们精通于和锂电池火灾问题密切相关的独特存储和火灾风险抑制方法,以及具备相应风险管理实践。

最起码的认识是,起用有效的电池火灾抑制和灭火系统,是电池存储系统的有效风险管理策略。这些系统将涵盖整个火灾事件过程,并通过冷却,隔离和抑制,或SCIC来进行灭火。基于这种考虑,一个行之有效的办法是是把电池存储安装在具有冷却灭火系统的环境中。对锂离子(二次)电池灭火最好的办法是对燃烧的材料进行冷却; 锂电池(含金属锂)灭火则需要单独的灭火方法。

另一个办法是将锂电池与其他电池化学品和商品(在存储,运输中)进行隔离。它们应在可以有效控制火灾和有毒可燃性副产品的环境中进行储存(运输)。这对于EHS至关重要。通过外部存储或远程存储将锂电池和其他生产设施进行隔离也是值得注意的方案。电池存储堆场应允许非现场存储,在使用单位需要时可以进行及时(just-in-time)交付。

培训

由于锂电池对其使用单位提出了严峻的挑战,因此建议将相应培训纳入风险管理战略中去。如上所述,电池几乎是商业社会和个人生活中不可分割的一部分; 它们和每个人的生活息息相关。因此,任何组织和个人都应该意识到这些电池可能带来的独特性危害。拥有大量锂电池的公司应与专家合作开发相关培训,减少火灾事故的发生并确保附加安全保护措施。这些培训可能涉及电池危害意识问题,或可能包括更详细的情境培训,如电池火灾特性,紧急响应程序和灭火设施的使用(聚焦锂离子电池)等等。这种类型的训练将有助于保护生命和财产。

标准操作程序

有效的电池标准操作程序(SOP)包括指导电池的运输和接收,处理,日常使用,存储和其他功能的过程。适宜的电池标准操作程序(SOP)将涉及电池整个寿命周期的各个方面。这些程序为电池的安全使用和操控提供了基础,也是开发有效的风险管理流程的起点。

紧急响应程序

在大多数情况下,锂电池火灾不应该像普通火灾一样处理。其燃烧特性和有毒副产物释放成分都不相同。相应组织可以通过适当的评估确定其风险级别,并创建应急响应程序。应密切注意化学品安全说明书(MSDS)以及制造商和分销商提出的其他建议。这些文档规定了适当的储存,处理和应急响应的可行办法。需要注意的是,化学品安全说明书(MSDS)的建议通常波动比较大,有时是非常不同的。

显然,锂电池技术虽然是一种强大的工具,但是也有其自身缺点。适宜的规划,存储和操作培训将有助于有效电池管理系统的安全性。对于火灾和爆炸问题进行长期有效的关注,将大大有助于保护宝贵生命和财产免受这些风险的伤害。南京和本机电设备科技有限公司(15380868114)专业专注新能源领域消防技术。

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