(中篇：標準、規(guī)范、要求、專家論文）2-2

(北京利達海鑫滅火系統(tǒng)設(shè)備有限公司，朱勁武，北京，聯(lián)系電話：13910793712)

本篇文章，與“上篇：概述、鋰電池結(jié)構(gòu)、火災特點”文章相連接，與“下篇：滅火設(shè)備分類、滅火試驗、設(shè)計新理念、方案與措施”文章承接。

文章中引入產(chǎn)品國家、行業(yè)、地方標準、規(guī)范、要求與規(guī)定，有利于用戶、設(shè)計院、消防監(jiān)督部門、消防工程公司等有關(guān)政府部門同仁們快速、準確、全 面了解當前該產(chǎn)品各種發(fā)展狀態(tài)和執(zhí)行依據(jù)及哪些具體措施。

5、電動汽車、客車、公交車產(chǎn)品國家標準與規(guī)范

1）JT/T1240-2019《城市公共汽、電車車輛專用安 全設(shè)施技術(shù)要求》交通運輸行業(yè)標準，于2019年3月1日實施。主要火災防護條款摘錄如下：

（1）4.9 新能源公交車輛應具有動力電池、超級電容電解液泄漏檢測報警裝置。

（2）9.1 發(fā)動機艙應配置自動滅火裝置和溫度報警系統(tǒng)。報警系統(tǒng)應設(shè)在駕駛區(qū)內(nèi)，向駕駛員提供聲或光報警信號。

（3）9.4 自動滅火裝置應具備獨立的控制系統(tǒng)，同時具備自動啟動、手動啟動、檢測和故障報警功能。

（4）10.電池艙自動滅火裝置

10.1鋰電池艙、超級電池艙、高電壓設(shè)備艙等應配置有火災報警功能和滅火功能的電池艙自動滅火裝置。

10.2當出現(xiàn)險情時，整車電池斷開或非斷開,自動滅火裝置均應能實現(xiàn)自動啟動功能。

10.3自動滅火裝置如使用儲壓式防護裝置，宜選用低壓或中壓方式。

（5）11電池箱滅火裝置

11.1新能源公交車應配置具有熱失控預警、火災報警、及火災抑制功能的電池箱滅火裝置。

11.2電池箱滅火裝置的火災探測報警器應在監(jiān)測到儲能裝置熱失控和火情狀況時，以聲或光報警信號向駕駛員報警。

11.3當發(fā)生熱失控時，電池箱滅火裝置應確保熱失控事故信號發(fā)生后5min內(nèi)沒有發(fā)生電池箱外部起火或爆炸。

11.4滅火箱滅火裝置的安裝不應影響電池箱箱體防護等級要求。

（5）12.1電池箱內(nèi)宜安裝易燃揮發(fā)物檢測報警裝置。

2）CCCF/XFTT-01《電動客車鋰離子動力電池箱火災防控裝置通用技術(shù)要求》應急管理部消防產(chǎn)品合格評定中心行業(yè)標準，于2019年6月12日實施。主要探測、報警、滅火條款摘錄如下：

（1）5.2火災防控裝置的允許的工作溫度范圍-40℃~65℃。

（2）7.1.6.2非貯壓式火災防控裝置應符合相關(guān)防爆要求，并應獲得第三方防爆證明文件。

(3)危險源探測

7.2.1.1火災防控裝置應具備探測一氧化碳氣體濃度，電池或電池組表面溫度的功能。也可具備探測其它危險源的功能。

7.2.1.2預警功能采用一氧化碳氣體濃度探測方式。火災抑制介質(zhì)噴放功能應采用電池或電池組表面溫度確定方式。

（4）7.2.2預警功能

7.2.2.1按9.3規(guī)定的方法進行試驗，一氧化碳氣體濃度安 全限定臨界達到190ppm±50ppm時，應發(fā)出預警信號。

7.2.2.3采用其它探測方式進行預警的，應經(jīng)試驗確認其符合預警要求。

（5）7.2.3火災抑制介質(zhì)噴放要求

7.2.3.1按9.3規(guī)定的方法進行試驗，當電池或電池組表面溫度達到80℃±5℃時，應在0~10S內(nèi)應能通過手動和/或自動方式噴放火災抑制介質(zhì)。

7.2.3.4采用其它探測形式控制火災抑制介質(zhì)噴放，應經(jīng)第三方測試驗證，并確定有關(guān)技術(shù)要求。

（6）8.2初期實體火抑制要求

a）抑制介質(zhì)開始噴放后90S內(nèi)撲滅明火；

b）明火撲滅后30min內(nèi)不應出現(xiàn)復燃現(xiàn)象；

c）明火撲滅后30min內(nèi)，每隔3min在電池箱內(nèi)點一次，不應發(fā)生復燃或爆炸；

d）明火撲滅后30min內(nèi)，除觸發(fā)發(fā)生熱失控的電池外，其它電池的安 全膜片來動作；

e）明火撲滅后30min，除觸發(fā)發(fā)生熱失控的電池兩處測溫點外，電池箱內(nèi)其它測溫點的溫度不應大于90℃。

3）《停車場用電動汽車火災防護系統(tǒng)》國家市場監(jiān)督管理總局、國家標準化管理委員會國家標準，工作組討論稿，主要火災防護條款摘錄如下。因該標準是非常重要火災防護標準，供大家提前了解和參考及提前做好預防實施防護工作：

（1）3.1停車場用電動汽車火災防護系統(tǒng)，能對電動汽車火災探測報警并發(fā)出聲光警報，對火災車輛進行空間隔離，切斷其它充電電源并指示火災車輛具備位置的火災防護系統(tǒng)。

（2）4.1區(qū)域型防護系統(tǒng)，在項目中獨立使用的系統(tǒng)。一般由區(qū)域型電動汽車火災控制裝置，阻火簾、電氣切斷裝置、點型感煙火災探測器和火災聲光報警等組成。

(3)6.1總體要求

6.1.2阻火簾應采用不低于800℃的無機布。

6.1.3每個車位上方應至少設(shè)置一個點型感煙探測器。

6.1.4每組阻火簾應能保護一個停車位左、右、后3個方向，當車位鄰側(cè)為墻壁或車道時，也可僅保護兩車之間的方向。

6.1.6一個區(qū)域型防護系統(tǒng)的防控范圍不超過12個停車位。

6、電化學儲能站與方艙消防設(shè)施國家標準與規(guī)范及準則

1）GB/T42288-2022《電化學儲能電站安 全規(guī)程》國家標準，2023年7月1日實施。主要消防設(shè)施條款，摘錄如下：

(1)5.6.4電池室/艙內(nèi)應設(shè)置可燃氣體探測器、溫感探測器、煙感探測器等火災探測器，每個電池模塊可單獨配置探測器。

（2）5.6.5電池室/艙外及值班室應配置氣體濃度顯示報警裝置，電池室/艙外應設(shè)置手動火災報警按鈕、緊急啟停按鈕。

（3）5.6.8電化學儲能電站應設(shè)置消防給水系統(tǒng)，電化學儲能電站消防給水量、消火栓設(shè)計流量和適用火災延續(xù)時間等應符合GB51048的相關(guān)規(guī)定。

（4）5.6.10電池室/艙應設(shè)置自動滅火系統(tǒng)、鋰離子電池室/艙自動滅火系統(tǒng)的*小保護單元宜為電池模塊，每個電池模塊可單獨配置滅火介質(zhì)噴頭或探測器。自動滅火系統(tǒng)應具備遠程自動和應急手動自動啟動功能，自動滅火系統(tǒng)噴射強度、噴頭布置間距等設(shè)計參數(shù)應符合GB51048的相關(guān)規(guī)定。滅火介質(zhì)應具有良好的絕緣性和降溫性能，自動滅火系統(tǒng)應滿足撲滅火災和持續(xù)抑制復燃要求。

2）T/CEC175-2018《電化學儲能系統(tǒng)方艙設(shè)計規(guī)范》中國電力企業(yè)聯(lián)合會標準，于2018年4月1日實施。主要消防設(shè)備條款，摘錄如下：

（1）4.1 a）貯存溫度-50℃~﹢70℃，工作溫度-45℃~+55℃。

（2）5.7滅火系統(tǒng)

電化學儲能系統(tǒng)方艙應配置滅火系統(tǒng)，并配置傳感器和溫度傳感器。滅滅系統(tǒng)應具有聲光報警功能，滅火控制應具有手動和自動啟動方式，滅火系統(tǒng)可采用有管網(wǎng)和無管網(wǎng)形式，滅火劑儲存量設(shè)計應符合GB50370的規(guī)定，滅火系統(tǒng)設(shè)計噴放時間不應大于8S。

（3）5.9方艙遠程監(jiān)控

電化學儲能系統(tǒng)方艙應配置遠程監(jiān)控平臺及信息傳輸通道，監(jiān)控平臺可通過信息傳輸通道對方艙及電化學儲能系統(tǒng)實時監(jiān)控。

3）《關(guān)于大型電化學儲能電站設(shè)計的10條準則及實施細則》，主要安 全措施條款，摘錄如下：

（1）準則（6）安 全可靠采用三級防護系統(tǒng)，*大程度保證儲能電站安 全性。**防護：BMS、EMS系統(tǒng)實時監(jiān)控電池狀態(tài)和儲能電站系統(tǒng)狀態(tài)，對發(fā)生故障部分進行及時故障退出。二級防護：合理設(shè)計防護區(qū)。三級防護：電池艙內(nèi)設(shè)置滅火裝置，電池艙外設(shè)置水消防系統(tǒng)，共同作用儲能電站滅火的*后一道防線。

（2）實施細則（8）配置高安 全特性、完備控制策略的多級防護體系，并具備實際工程經(jīng)驗。

上述產(chǎn)品、規(guī)范、要求認真閱讀后，深信同仁們對各種鋰電池類產(chǎn)品性能參數(shù)、施工驗收、安 全預防措施要求有一定了解了，有可靠依據(jù)來源，并可隨時查閱和深化學習了，能較好的確保你我他人民生命財產(chǎn)安 全！

六、鋰電池火災專家論文闡述

1、精選專家論文闡述與摘錄

1）鋰電池滅火劑研究進展{1}

此篇論文對鋰電池火災闡述較全 面，將多摘錄論文中內(nèi)容和滅火劑試驗情況及論文中結(jié)論。

鋰電池儲能系統(tǒng)火災具有熱失控升溫快、熱蔓延速度快、易復燃、燃燒特性復雜等特點，因此限制了其大規(guī)模應用。

鋰電池儲能的快速發(fā)展也伴隨著火災事故的頻發(fā)，近5年國內(nèi)外已發(fā)生數(shù)十起儲能電站火災事故，暴露出鋰電池消防系統(tǒng)處理能力不足的問題，如：2021年4月16日北京某光儲充一體化電站項目發(fā)生火災爆炸事故，造成1名值班人員遇難，2名消防員犧牲，1名消防員受傷，直接財產(chǎn)損失1660.81萬元。2019年4月19日，美國APS儲能電站起火爆炸，造成4名消防員重傷。2021年7月30日全球規(guī)模*大的鋰電池儲能系統(tǒng)之一的澳大利亞VBB電池儲能項目，在初始安裝和調(diào)試期間起火，導致2個電池儲能系統(tǒng)燒毀。

鋰電池火災涉及A、B、C、D類火災，現(xiàn)有的單種滅火劑很難撲滅。此外，鋰電池儲能系統(tǒng)分為集裝箱式布置，電池排列緊密，常見的40尺2.5MWh儲能艙內(nèi)，約有6510個120Ah單體鋰電池（相當于電動自行車電池容量20Ah的6倍，則相當于39060塊，那巨大能量不可想象），能量密度大，熱失控極易蔓延，產(chǎn)生大量熱量給滅火帶來極大阻礙。

鋰電池火災機理與鋰電池火災基本發(fā)展過程為：在外部（機械擠壓、穿刺、撞擊、過充、過放、短路、電池在高溫環(huán)境三種狀態(tài)下工作）誘因作用下，電池內(nèi)部溫度升高，觸發(fā)多種鏈式副反應，產(chǎn)生大量熱量，發(fā)生熱失控。副反應生成引燃氣體與電解液蒸汽使電池殼內(nèi)壓力升高，導致安 全閥破裂，噴射出的高溫可燃混合氣體形成噴射火災在艙內(nèi)積聚，遇一點點火源將會發(fā)生燃燒、爆炸。在此過程中，每個單體電池的不斷加熱和熱失控，在系統(tǒng)內(nèi)不斷傳播蔓延，引發(fā)更多更大規(guī)模的電池燃燒與爆炸，增大火災規(guī)模與滅火難度。

當電池內(nèi)部溫度升高到80~120℃時，負極表面的SEI膜開始分解，并釋放出熱量的CO2、O2、C2H4等氣體，導致電池溫度繼續(xù)升高，使外殼逐漸發(fā)生鼓脹。聚乙烯隔膜約135℃，聚丙烯隔膜約165℃，而陶瓷涂層隔膜可達240℃才融化。

電解液在高溫下，放出大量熱量，并產(chǎn)生大量H2、CO、CH4、C2H4、HF等可燃、有毒氣體。

下面介紹各類滅火劑對鋰電池火災的適用情況：

（1）氣體滅火劑。氣體滅火劑主要通過窒息、捕獲自由基等方式進行滅火，在吸熱分解、氣體過程中有一定的冷卻作用，但冷卻效果一般，氣體滅火劑主要包括：CO2、七氟丙烷、全氟己酮、溴式三氟丙烯等，全氟己酮冷卻效果比CO2和七氟丙烷冷卻效果要好。

論文中介紹了使用344Ah鋰電池模組進行測試，發(fā)現(xiàn)全氟己酮滅火劑可在10S內(nèi)快速滅火，但對電池的冷卻效果有限，約200S后發(fā)生復燃。又對150Ah大容量單體電池進行測試，全氟己酮能快速滅火，但60S后發(fā)生復燃。

各類氣體滅火劑基本能夠?qū)崿F(xiàn)快速滅火，但冷卻效果欠佳。實際應用時，氣體滅火劑因儲存量少，噴射時間約2~3min，無法持續(xù)冷卻；此外，在鋰電池艙因火災被破壞密封性不好后，氣體滅火劑易流失，會導致電池艙內(nèi)滅火劑濃度低于滅火濃度，失去滅火作用。因此無法抑制電池內(nèi)部各類放熱副反應進行，從而導致電池溫度快速回升，發(fā)生復燃。

（2）液體滅火劑。液體滅火劑主要指細水霧、泡沫滅火劑等，有著較好的冷卻作用。針對鋰電池火災，滅火效果*高的是水和泡沫。

論文中介紹了并搭建了全尺寸火災試驗平臺，對9個200Ah磷酸鐵鋰電池模組進行滅火測試，發(fā)現(xiàn)高壓細水霧開式滅火系統(tǒng)能夠在108S內(nèi)撲滅電池模組火災，持續(xù)噴灑細水霧降溫至80℃后，電池24h內(nèi)不發(fā)生復燃。論文中還介紹了用3%水成膜泡沫滅火劑，約2.0L/（min.㎡）強度供給47S，能夠撲滅10Ah鋰電池火災，但45S后，電池發(fā)生復燃。這可能與泡沫難以擴散至電池內(nèi)部進行直接冷卻有關(guān)，也可能與泡沫供給強度過低、供給時長不足有關(guān)，說明鋰電池滅火后也需要持續(xù)進行冷卻降溫，防止復燃。

綜合液體滅火劑試驗所述，尤其是細水霧滅火劑有著較好的冷卻效果，持續(xù)足量施加后，能夠?qū)囯姵乩鋮s至安 全溫度，而通過添加各類添加劑，可進一步提升滅火冷卻效果。然而細水霧也存在著滅火時間長、毒性氣體生存等問題。此外，與傳統(tǒng)能源火災相比，儲能電站火災一旦發(fā)生往往無法控制，只能被動用水噴淋滅火降溫，而此過程針對整個儲能電站，會造成所有鋰電池失效無法使用，都制約著該儲能艙技術(shù)的進一步推廣應用。

（3）固體滅火劑。主要包括干粉滅火劑、氣溶膠滅火劑兩類。論文中介紹，發(fā)現(xiàn)ABC干粉能滅火，但沒有表現(xiàn)出明顯的降溫作用。氣溶膠滅火劑是小于5μm的固體顆粒分散到氣體中所形成的溶膠體系，滅火效率高于干粉滅火劑，氣溶膠滅火劑對鋰電池火災適用性差，冷卻性差。

論文中介紹了不同滅火劑對13008Ah鋰電池包（相當于271Ah*48個單體電池組為一個電池箱）的滅火效果，發(fā)現(xiàn)相較于CO2和七氟丙烷，熱氣溶膠的冷卻效果*差，復燃時間*短，對電池火災基本無抑制作用。

經(jīng)上述試驗和理論分析可知，固體滅火劑與氣體滅火劑類似，缺乏有效的冷卻能力，不能阻止鋰電池的復燃，因此不建議在儲能系統(tǒng)中單獨配置應用。

（4）滅火劑的聯(lián)用。由于鋰電池火災的復雜性，單種滅火劑往往無法滿足高效滅火、快速冷卻的需求，部分學者開展研究將全氟己酮與細水霧進行聯(lián)用，鋰電池起火后，首先使用全氟己酮滅火，待全氟己酮藥劑用盡后，再噴灑細水霧進行冷卻降溫，防止復燃。還有學者提出CO2與細水霧進行聯(lián)用，多種類型滅火劑聯(lián)用，需要設(shè)置多套滅火劑投放系統(tǒng)，增加了設(shè)備成本。

GB/T42288-2022《電化學儲能電站安 全規(guī)程》提出鋰電池滅火劑應具備良好的冷卻和絕緣性能，并能夠防止復燃。目前儲能系統(tǒng)中廣泛應用的全氟己酮、七氟丙烷等氣體滅火劑有一定的滅火能力，但冷卻能力不足，無法從根本終止電池熱失控，易發(fā)生復燃事故，干粉、氣溶膠等固體滅火劑幾乎無冷卻能力，已被公認不適用于鋰電池滅火，以細水霧為代表的液體滅火劑可以通過汽化吸熱，有著良好的冷卻效果，但實際應用中還存在著滅火時間長、毒性氣體HF生成、絕緣性能差，威脅正常電池安 全等問題。

該論文介紹，國內(nèi)外對鋰電池火災試驗選用的火災規(guī)模不同，滅火設(shè)備布置方式不同，往往帶來不同的結(jié)論。該論文基本闡述清楚了，這里就不再贅述了，需詳細了解此篇文章內(nèi)容，請讀者自己查閱。

介紹本論文結(jié)論：

（a）鋰電池儲能系統(tǒng)空間緊湊，能量密度大，若火災初期處置不當，熱失控將在系統(tǒng)內(nèi)快速傳播。此外，若滅火后不能對電池進行充分冷卻，極易再次發(fā)生熱失控，引起復燃。因此，現(xiàn)場亟需一種兼具快速滅火及冷卻功能的高效滅火劑。

（b）現(xiàn)有滅火劑對鋰電池火災適用性不佳。全氟已酮、七氟丙烷等氣體滅火劑有一定滅火能力,但冷卻能力不足;干粉、氣溶膠等固體滅火劑幾乎無冷卻能力;以細水霧為代表的液體滅火劑有著良好冷卻效果,但存在滅火時間長,毒性氣體HF產(chǎn)生、威脅正常電池安 全等問題。

（c）滅火劑聯(lián)用方式可實現(xiàn)優(yōu)勢互補,如全氟已酮與細水霧聯(lián)用,分別發(fā)揮滅火與冷卻的優(yōu)勢。但聯(lián)用會增加系統(tǒng)復雜性與建設(shè)成本,需進行經(jīng)濟技術(shù)分析。

（d）進行滅火試驗時,火災規(guī)模及滅火設(shè)備布置情況，直接影響測試結(jié)果。

（e）建議開發(fā)兼具高效滅火與快速冷卻功能的新型滅火劑,并統(tǒng)一鋰電池滅火劑的試驗尺度

及評價標準。

2、鋰電池熱失控時早期特征與參數(shù)

該論文對電動汽車鋰電子電池，建立了對電池熱失控三級預警監(jiān)測模型：一是電池熱失控溫度變化；二是火焰溫度；三是煙氣等。通過采集溫度、紅外光源、CO或CO2濃度等性能參數(shù)建立模型。

通過一定數(shù)量試驗和總結(jié)分析，認為鋰離子電池熱失控預警判定應依據(jù)以下條件：（1）監(jiān)測點溫度達到環(huán)境*高溫度，再增加20℃（一般為60~65℃）；（2）電池電壓下降值超過初始電壓25%；（3）監(jiān)測點溫升速率≥1℃/S，且持繼3~5S以上。若符合（1）、（3）同時或（2）、（3）同時發(fā)生時，應判定電池組或電池箱發(fā)生了熱失控，應立即預警，對電池組或電池組箱立即采取斷電措施。

3、三元鋰電池過充誘導燃燒特性的試驗研究{2}

該論文選取軟包三元鋰電池為試驗對象，鋰離子單體電池外形尺寸為232mm*160mm*9.5mm，電壓為4.2V，容量為38Ah，三元鋰電池模組采用32片鋰電池單體串聯(lián)組成。

三元鋰電池單體過充電熱失控進程

試驗結(jié)論：

（1）三元鋰電池的燃燒過程分為鼓脹、冒燒、燃燒三個階段，鋰電池火焰呈噴射形式，燃燒強度大、燃燒速度快，火焰*高溫度約為750℃。

（2）三元鋰電池熱失控生成CO、SO2、THC等氣體，其中CO的體積份數(shù)量高，超過1×10-2；THC次之，約為2×10-3；SO2*少。

（3）三元鋰電池模組過充條件下，會發(fā)生明顯的熱失控擴散，火災前期的熱擴散速度較快，每個單元電池間隔時間約2 0S，*終導致32片全部鋰電池單體發(fā)生燃燒。

參考文獻

{1}《鋰電池滅火劑研究進展》程怡瑋、郎需慶、焦金慶、張廣文，發(fā)表“專論與綜述”2023年第23卷第8期。

{2}《三元鋰電池過充誘導燃燒特性的試驗研究》張磊、張青穎、黃昊、張永豐、曹麗英、胡成，發(fā)表于“消防理論研究”刊物。

注：本文章分為上、中、下三篇，本篇上與“上篇：概述、鋰電池結(jié)構(gòu)、火災特點”文章相連接，下與“下篇：滅火試驗、設(shè)計新理念，方案與措施”文章承接。

收稿日期：2024-5-8；     修改日期：2024-8-30

作者簡介：朱勁武，男，北京利達海鑫滅火系統(tǒng)設(shè)備有限公司，主要從事氣體滅火系統(tǒng)研發(fā)、生產(chǎn)銷售工作。

作者地址：北京市北京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)榮京東街17號

作者郵編：100176，電話：13910793712

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