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电动汽车、客车、公交车产品国家标准与规范

1）GB/T42288-2022《电化学储能电站安全规程》国家标准，2023年7月1日实施。主要消防设施条款，摘录如下：

（1）5.6.4电池室/舱内应设置可燃气体探测器、温感探测器、烟感探测器等火灾探测器，每个电池模块可单独配置探测器。

（2）5.6.5电池室/舱外及值班室应配置气体浓度显示报警装置，电池室/舱外应设置手动火灾报警按钮、紧急启停按钮。

（3）5.6.8电化学储能电站应设置消防给水系统，电化学储能电站消防给水量、消火栓设计流量和适用火灾延续时间等应符合GB51048的相关规定。

（4）5.6.10电池室/舱应设置自动灭火系统、锂离子电池室/舱自动灭火系统的最小保护单元宜为电池模块，每个电池模块可单独配置灭火介质喷头或探测器。自动灭火系统应具备远程自动和应急手动自动启动功能，自动灭火系统喷射强度、喷头布置间距等设计参数应符合GB51048的相关规定。灭火介质应具有良好的绝缘性和降温性能，自动灭火系统应满足扑灭火灾和持续抑制复燃要求。

2）T/CEC175-2018《电化学储能系统方舱设计规范》中国电力企业联合会标准，于2018年4月1日实施。主要消防设备条款，摘录如下：

（1）4.1 a）贮存温度-50℃~﹢70℃，工作温度-45℃~+55℃。

（2）5.7灭火系统

   电化学储能系统方舱应配置灭火系统，并配置传感器和温度传感器。灭灭系统应具有声光报警功能，灭火控制应具有手动和自动启动方式，灭火系统可采用有管网和无管网形式，灭火剂储存量设计应符合GB50370的规定，灭火系统设计喷放时间不应大于8S。

（3）5.9方舱远程监控

    电化学储能系统方舱应配置远程监控平台及信息传输通道，监控平台可通过信息传输通道对方舱及电化学储能系统实时监控。

3）《关于大型电化学储能电站设计的10条准则及实施细则》，主要安全措施条款，摘录如下：

 （1）准则（6）安全可靠采用三级防护系统，最大程度保证储能电站安全性。一级防护：BMS、EMS系统实时监控电池状态和储能电站系统状态，对发生故障部分进行及时故障退出。二级防护：合理设计防护区。三级防护：电池舱内设置灭火装置，电池舱外设置水消防系统，共同作用储能电站灭火的最后一道防线。

 （2）实施细则（8）配置高安全特性、完备控制策略的多级防护体系，并具备实际工程经验。

上述产品、规范、要求认真阅读后，深信同仁们对各种锂电池类产品性能参数、施工验收、安全预防措施要求有一定了解了，有可靠依据来源，并可随时查阅和深化学习了，能较好的确保你我他人民生命财产安全！

   1）锂电池灭火剂研究进展{1}

    此篇论文对锂电池火灾阐述较全面，将多摘录论文中内容和灭火剂试验情况及论文中结论。

锂电池储能系统火灾具有热失控升温快、热蔓延速度快、易复燃、燃烧特性复杂等特点，因此限制了其大规模应用。

    锂电池储能的快速发展也伴随着火灾事故的频发，近5年国内外已发生数十起储能电站火灾事故，暴露出锂电池消防系统处理能力不足的问题，如：2021年4月16日北京某光储充一体化电站项目发生火灾爆炸事故，造成1名值班人员遇难，2名消防员牺牲，1名消防员受伤，直接财产损失1660.81万元。2019年4月19日，美国APS储能电站起火爆炸，造成4名消防员重伤。2021年7月30日全球规模最大的锂电池储能系统之一的澳大利亚VBB电池储能项目，在初始安装和调试期间起火，导致2个电池储能系统烧毁。

锂电池火灾涉及A、B、C、D类火灾，现有的单种灭火剂很难扑灭。此外，锂电池储能系统分为集装箱式布置，电池排列紧密，常见的40尺2.5MWh储能舱内，约有6510个120Ah单体锂电池（相当于电动自行车电池容量20Ah的6倍，则相当于39060块，那巨大能量不可想象），能量密度大，热失控极易蔓延，产生大量热量给灭火带来极大阻碍。

锂电池火灾机理与锂电池火灾基本发展过程为：在外部（机械挤压、穿刺、撞击、过充、过放、短路、电池在高温环境三种状态下工作）诱因作用下，电池内部温度升高，触发多种链式副反应，产生大量热量，发生热失控。副反应生成引燃气体与电解液蒸汽使电池壳内压力升高，导致安全阀破裂，喷射出的高温可燃混合气体形成喷射火灾在舱内积聚，遇一点点火源将会发生燃烧、爆炸。在此过程中，每个单体电池的不断加热和热失控，在系统内不断传播蔓延，引发更多更大规模的电池燃烧与爆炸，增大火灾规模与灭火难度。

当电池内部温度升高到80~120℃时，负极表面的SEI膜开始分解，并释放出热量的CO2、O2、C2H4等气体，导致电池温度继续升高，使外壳逐渐发生鼓胀。聚乙烯隔膜约135℃，聚丙烯隔膜约165℃，而陶瓷涂层隔膜可达240℃才融化。

电解液在高温下，放出大量热量，并产生大量H2、CO、CH4、C2H4、HF等可燃、有毒气体。

下面介绍各类灭火剂对锂电池火灾的适用情况：

（1）气体灭火剂。气体灭火剂主要通过窒息、捕获自由基等方式进行灭火，在吸热分解、气体过程中有一定的冷却作用，但冷却效果一般，气体灭火剂主要包括：CO2、七氟丙烷、全氟己酮、溴式三氟丙烯等，全氟己酮冷却效果比CO2和七氟丙烷冷却效果要好。

论文中介绍了使用344Ah锂电池模组进行测试，发现全氟己酮灭火剂可在10S内快速灭火，但对电池的冷却效果有限，约200S后发生复燃。又对150Ah大容量单体电池进行测试，全氟己酮能快速灭火，但60S后发生复燃。

各类气体灭火剂基本能够实现快速灭火，但冷却效果欠佳。实际应用时，气体灭火剂因储存量少，喷射时间约2~3min，无法持续冷却；此外，在锂电池舱因火灾被破坏密封性不好后，气体灭火剂易流失，会导致电池舱内灭火剂浓度低于灭火浓度，失去灭火作用。因此无法抑制电池内部各类放热副反应进行，从而导致电池温度快速回升，发生复燃。

（2）液体灭火剂。液体灭火剂主要指细水雾、泡沫灭火剂等，有着较好的冷却作用。针对锂电池火灾，灭火效果最高的是水和泡沫。

论文中介绍了并搭建了全尺寸火灾试验平台，对9个200Ah磷酸铁锂电池模组进行灭火测试，发现高压细水雾开式灭火系统能够在108S内扑灭电池模组火灾，持续喷洒细水雾降温至80℃后，电池24h内不发生复燃。论文中还介绍了用3%水成膜泡沫灭火剂，约2.0L/（min.㎡）强度供给47S，能够扑灭10Ah锂电池火灾，但45S后，电池发生复燃。这可能与泡沫难以扩散至电池内部进行直接冷却有关，也可能与泡沫供给强度过低、供给时长不足有关，说明锂电池灭火后也需要持续进行冷却降温，防止复燃。

   综合液体灭火剂试验所述，尤其是细水雾灭火剂有着较好的冷却效果，持续足量施加后，能够将锂电池冷却至安全温度，而通过添加各类添加剂，可进一步提升灭火冷却效果。然而细水雾也存在着灭火时间长、毒性气体生存等问题。此外，与传统能源火灾相比，储能电站火灾一旦发生往往无法控制，只能被动用水喷淋灭火降温，而此过程针对整个储能电站，会造成所有锂电池失效无法使用，都制约着该储能舱技术的进一步推广应用。

（3）固体灭火剂。主要包括干粉灭火剂、气溶胶灭火剂两类。论文中介绍，发现ABC干粉能灭火，但没有表现出明显的降温作用。气溶胶灭火剂是小于5μm的固体颗粒分散到气体中所形成的溶胶体系，灭火效率高于干粉灭火剂，气溶胶灭火剂对锂电池火灾适用性差，冷却性差。

论文中介绍了不同灭火剂对13008Ah锂电池包（相当于271Ah*48个单体电池组为一个电池箱）的灭火效果，发现相较于CO2和七氟丙烷，热气溶胶的冷却效果最差，复燃时间最短，对电池火灾基本无抑制作用。

经上述试验和理论分析可知，固体灭火剂与气体灭火剂类似，缺乏有效的冷却能力，不能阻止锂电池的复燃，因此不建议在储能系统中单独配置应用。

（4）灭火剂的联用。由于锂电池火灾的复杂性，单种灭火剂往往无法满足高效灭火、快速冷却的需求，部分学者开展研究将全氟己酮与细水雾进行联用，锂电池起火后，首先使用全氟己酮灭火，待全氟己酮药剂用尽后，再喷洒细水雾进行冷却降温，防止复燃。还有学者提出CO2与细水雾进行联用，多种类型灭火剂联用，需要设置多套灭火剂投放系统，增加了设备成本。

GB/T42288-2022《电化学储能电站安全规程》提出锂电池灭火剂应具备良好的冷却和绝缘性能，并能够防止复燃。目前储能系统中广泛应用的全氟己酮、七氟丙烷等气体灭火剂有一定的灭火能力，但冷却能力不足，无法从根本终止电池热失控，易发生复燃事故，干粉、气溶胶等固体灭火剂几乎无冷却能力，已被公认不适用于锂电池灭火，以细水雾为代表的液体灭火剂可以通过汽化吸热，有着良好的冷却效果，但实际应用中还存在着灭火时间长、毒性气体HF生成、绝缘性能差，威胁正常电池安全等问题。

该论文介绍，国内外对锂电池火灾试验选用的火灾规模不同，灭火设备布置方式不同，往往带来不同的结论。该论文基本阐述清楚了，这里就不再赘述了，需详细了解此篇文章内容，请读者自己查阅。

介绍本论文结论：

 （a）锂电池储能系统空间紧凑，能量密度大，若火灾初期处置不当，热失控将在系统内快速传播。此外，若灭火后不能对电池进行充分冷却，极易再次发生热失控，引起复燃。因此，现场亟需一种兼具快速灭火及冷却功能的高效灭火剂。

 （b）现有灭火剂对锂电池火灾适用性不佳。全氟已酮、七氟丙烷等气体灭火剂有一定灭火能力,但冷却能力不足;干粉、气溶胶等固体灭火剂几乎无冷却能力;以细水雾为代表的液体灭火剂有着良好冷却效果,但存在灭火时间长,毒性气体HF产生、威胁正常电池安全等问题。

 （c）灭火剂联用方式可实现优势互补,如全氟已酮与细水雾联用,分别发挥灭火与冷却的优势。但联用会增加系统复杂性与建设成本,需进行经济技术分析。

 （d）进行灭火试验时,火灾规模及灭火设备布置情况，直接影响测试结果。

 （e）建议开发兼具高效灭火与快速冷却功能的新型灭火剂,并统一锂电池灭火剂的试验尺度

及评价标准。

   该论文对电动汽车锂电子电池，建立了对电池热失控三级预警监测模型：一是电池热失控温度变化；二是火焰温度；三是烟气等。通过采集温度、红外光源、CO或CO2浓度等性能参数建立模型。

   通过一定数量试验和总结分析，认为锂离子电池热失控预警判定应依据以下条件：（1）监测点温度达到环境最高温度，再增加20℃（一般为60~65℃）；（2）电池电压下降值超过初始电压25%；（3）监测点温升速率≥1℃/S，且持继3~5S以上。若符合（1）、（3）同时或（2）、（3）同时发生时，应判定电池组或电池箱发生了热失控，应立即预警，对电池组或电池组箱立即采取断电措施。

3、三元锂电池过充诱导燃烧特性的试验研究{2}

  该论文选取软包三元锂电池为试验对象，锂离子单体电池外形尺寸为232mm*160mm*9.5mm，电压为4.2V，容量为38Ah，三元锂电池模组采用32片锂电池单体串联组成。

三元锂电池单体过充电热失控进程

试验结论：

（1）三元锂电池的燃烧过程分为鼓胀、冒烧、燃烧三个阶段，锂电池火焰呈喷射形式，燃烧强度大、燃烧速度快，火焰最高温度约为750℃。

（2）三元锂电池热失控生成CO、SO2、THC等气体，其中CO的体积份数量高，超过1×10-2；THC次之，约为2×10-3；SO2最少。

（3）三元锂电池模组过充条件下，会发生明显的热失控扩散，火灾前期的热扩散速度较快，每个单元电池间隔时间约2 0S，最终导致32片全部锂电池单体发生燃烧。

参考文献

{1}《锂电池灭火剂研究进展》程怡玮、郎需庆、焦金庆、张广文，发表“专论与综述”2023年第23卷第8期。

{2}《三元锂电池过充诱导燃烧特性的试验研究》张磊、张青颖、黄昊、张永丰、曹丽英、胡成，发表于“消防理论研究”刊物。

 注：本文章分为上、中、下三篇，本篇上与“上篇：概述、锂电池结构、火灾特点”文章相连接，下与“下篇：灭火试验、设计新理念，方案与措施”文章承接。