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浅析锂离子电池火灾危险性及扑救方法

随着传统自然资源的H益枯竭以及造成的环境污染，能源问题已成为

制约人类发展的重大瓶颈。而具有能量高、使用寿命长、自放电率低等优点

的锂离子电池适应了发展的需要，对缓解能源环境问题具有积极作用。锂离

子电池一般根据正极材料进行分类，主要材料有锂钻氧化物、操酸锂、镭酸

锂、三元材料及磷酸铁锂。目前使用的主要是锚酸锂电池、三元锂电池和磷

酸铁锂电池三种。

随着锂离子电池产业的快速崛起，锂离子电池（以下简称“电池”）存

在的火灾危险性逐渐凸显，火灾事故分布在电池的生产、运输、应用、回收

等各个环节。2022年，美国某快递公司一架货机坠毁，原因是运输的笔记本

的锂离子电池起火引发火灾;2021年，南京LG电池厂房内发生火灾，火调

显示着火点位于二三层之间的锂电池生产设备。虽然没有直接证据证明是由

电池导致这些火灾事故，但是对锂离子电池的生产、储存、运输、使用等过

程的安全性提出了更高要求。为此，笔者通过分析电池工作原理，系统分析

电池的火灾原因及火灾危险性,提出锂离子电池火灾扑救要点，为消防指战

员在扑救电池火灾行动中提供理论遵循。

2电池结构组成及工作原理

2.1电池结构组成

电池的主要结构由正负极、电解质、隔膜以及外壳等部分组成。正极材

料由活性物质、导电剂、粘连剂以及集流体组成。正极采用能吸附并镶嵌锂

离子的碳极，放电过程中锂以锂离子状态脱离电池阳极，到达电池阴极。

负极材料由活性物质、导电剂以及集流体组成。目前电池活性材料应用

较多的有石墨、钛酸锂;导电剂主要选择导电炭黑;粘结剂有丁苯胶乳、竣甲

基纤维素钠等;集流体多使用铜箔。

电池的电解质采用碳酸乙烯脂、碳酸丙烯酯和低粘度碳酸二乙酯

等烷基碳酸脂混合搭配作为溶剂，以锂盐六氟磷酸锂作为溶质。电池的隔

膜采用聚烯微多孔膜，主要有、或其复合膜。

PEPP

锂离子电池的外壳采用钢壳、铝塑膜等，盖体组件具有防爆断电的功能。

2.2电池工作原理

电池在充、放电过程中，锂离子通过氧化还原反应，在正、负极材料上

脱嵌、嵌入，通过电解液在正、负极材料之间流动，从而把正极、负极活性

物质的化学能，转化为电能。以钻酸锂电池为例，在正极中，Co3十和Li十

各自位于立方紧密堆积的八面体中。充电时，Li十在正极八面体位置发生脱

嵌，十穿越隔膜嵌入负极，同时释放一个电子，十还原为十，負

LiCo3Co4

极处于富锂态;放电时，Li十从负极脱嵌，经过L叶穿越隔膜嵌入正极八面

体位置，得到一个电子，Co4十还原为Co3十，正极处于富锂态。在整个锂

离子电池的充放电过程中，十在电池的正极和负极之间来回移动。电池的

Li

充放电反应式为公式(2)-

(3)o

图锂离子电池工作原理

1

3电池火灾原因

电池火灾都是电池自身热失控引发的火灾，原因分为自身原因和外部

原因。

3.1自身原因

正极材料热稳定性影响。在锂的化合物分子式中，锂的含量越高,热稳

定性越差，开始反应温度就越低。实验发现，当锂在分子式中原子比例系数

为0.25时，起始反应的温度约为230C0;比例系数提高到1时，起始反应的

温度降到170C0左右。实验表明，三元材料在200C0左右即发生分解，磷酸

铁锂则在800C0左右分解。因此，单从材料稳定性来讲，磷酸铁锂、锚酸锂

和三元锂三者的安全性是从高到低排列的。

负极材料热稳定性的影响。在高温条件下石墨易与电解液反应,尤其电

池荷电量高的状态，更能提升反应激烈性。研究发现，负极开始反应放

LiC6

热起始温度，与碳材料颗