锂离子电池起火的起因往往是电池内部的高可燃性电解质液体在损坏、短路、过充或过热的情况下被点燃。
电池破裂引起的火灾很难扑灭。因此,在所有楼层都安装有效的烟雾报警器并制定逃生计划,对于在这种情况下挽救生命至关重要。
过热
锂离子电池随处可见--它们为我们的手机、平板电脑、笔记本电脑、电动汽车、电动工具、电动自行车和儿童玩具提供动力--但一旦过热,就很容易发生爆炸;过热还会导致锂电池起火,而锂电池起火很难扑灭,并对人身和财产构成严重威胁。
锂离子电池出现问题的起因往往是其中一个电池芯升温过快,其材料来不及冷却,从而导致化学反应和热失控,产生热量、有毒气体和易燃蒸汽。热失控会扩散到电池组的其他电芯,导致爆炸和火灾。
过度充电、物理损坏和环境因素(如环境温度过高)都会造成过热,从而导致热失控。当损坏的电池受到物理损坏时,其隔膜可能会破裂,暴露出内部的金属,这些金属可能会接触并释放出电子雪崩,从而产生额外的热量--通常足以导致热失控。
锂电池起火也可能由外部引发--例如掉落--导致内部短路,产生尖锐的锂枝晶,穿透隔膜到达两个电极,引发化学反应,使温度升至 212 华氏度以上,并产生氧气点燃。这种火灾很难扑灭。
与任何产品一样,重要的是只能使用专门为其用途设计的电池和充电器。此外,切勿将电池存放在高于 15 英尺的高度,因为刺破或损坏的电池可能会释放出易燃蒸汽,从而增加上面其他物品起火的风险。在处置有过热、膨胀或泄漏迹象的电池时,一定要立即联系 TUV SUD 全球风险顾问公司,以获得消防安全管理实践方面的指导或培训。风险管理人员可以通过安全流程以及 TUV SUD 全球风险咨询公司等风险工程机构在存储限制范围内实施的限制措施来降低火灾风险。
氧气生成
如果锂离子电池过热,会导致电解液产生氧气,进而点燃电池中的易燃材料。由此产生的火势会蔓延到其他电池,从而引发爆炸,造成致命伤害。在使用锂离子电池时,一定要保护好自己和周围的人,因为锂离子电池很难熄灭,而且会产生一种叫做一氧化碳的有毒气体。
锂离子电池在不使用时放在阴凉干燥的地方,并按照制造商的说明为电池充电和在为其设计的特定设备上使用电池,可以防止锂离子电池起火。同样重要的是要记住,如果发现电池的形状发生变化、膨胀或鼓起、泄漏或出现其他异常行为,则可能是电池出现了问题,应立即从设备中取出。
锂离子电池起火的另一个常见原因是热失控,即电池内部结构开始崩溃。造成这种情况的原因可能是制造缺陷,如 "镀锂"(在电池阳极表面形成金属锂)、机械损坏或短路。热失控会导致电池外壳释放出一系列可燃气体,然后点燃并扩散。
除了会产生有毒气体外,锂离子电池在与水接触时还容易发生爆炸,因此在船舶应用中非常危险。对于需要多个锂离子电池为导航和照明系统、电机和其他电气设备供电的船只来说,尤其如此。
PKU Pioneer 的 VPSA 和 PSA 制氧技术可将 93% 富氧释放到空气中,从而保护这些电池单元免受火灾和爆炸的影响。这可以防止易燃气体的形成,减少电池降解并延长其使用寿命。PKU Pioneer 已将其 VPSA 和 PSA 制氧技术成功应用于各种工业领域,如钢铁和有色金属冶炼、玻璃和造纸、废水处理、固体废物处理等。
热失控
在最严重的热失控情况下,电池中的锂离子会燃烧并释放出可燃气体。这些气体可能包括氢气、一氧化碳、二氧化碳和氢氟酸。如果大量吸入这些气体,会对人体产生毒性。电动汽车起火尤其危险,因为电池可能会破裂,将这些气体释放到密闭空间。
虽然大多数电动汽车起火是由过度充电和暴晒等外部因素造成的,但也有一些情况可能是内部因素造成的。例如,电池结构或设计中的缺陷可能导致电池过热和不稳定,从而引发热事件。此外,如果电池被刺穿或挤压,电池受到的物理压力也会导致热事件。
电池起火后可能很难扑灭。这是因为随着火焰的扩大,可能会产生易燃的氢气。水可以冷却火焰,但不可能完全扑灭。事实上,水可能会与电池中的锂发生反应,从而助长火势。
为了防止这种情况发生,人们开发了冷却系统来提取热量,防止热失控。其中一种系统被称为电池温度监控系统(BTMS),它使用一系列传感器随时监控电池的温度。它可以检测到电池过热等异常情况,并提醒用户采取措施。
处理
如果电池及其供电设备得到正确的使用、充电和储存,锂电池起火的风险就会大大降低;然而,失误仍可能导致悲剧的发生;例如,当电动车因锂电池起火而起火时,吸入车厢内的锂电池会释放出有毒气体,其中包括一氧化碳、氟化氢和氯化氢,这些气体可能会致命--电池燃烧产生的烟雾和火焰会产生致命的烟雾。
消防员在应对这些火灾时面临着独特的挑战,因为这些火灾通常温度很高,很难扑灭。此外,这些火灾通常会对周围地区造成严重破坏,并释放出对人类健康构成威胁的危险化学品。
NFPA 发布了多份资源,帮助消费者和急救人员安全使用锂电池,其中包括我们的 "神话与现实 "文件和互动式电子学习课程。
锂电池是笔记本电脑、手机、数码相机和电动工具等许多我们日常依赖的设备和系统不可或缺的组成部分。不幸的是,一旦损坏或充电不当,它们就会引发火灾和爆炸,对个人和企业都造成威胁。
锂电池正在成为全国范围内越来越多的火灾源头,这促使消防部创建了一份检查表来检测相关事故。自推出以来,该工具已帮助调查人员发现了 50 起此类火灾,比通常仅通过全国数据发现的火灾多出一倍多。
锂电池起火的原因通常是将其与普通家庭废物或回收材料一起处理,或与废物混装在废物收集车等移动容器中。如果电池接触到高度易燃的水,就会造成特别大的危险。
为防止这种情况发生,锂电池只能通过经授权接受危险废物并拥有焚烧设施的废物处理设施进行处置。弃置前,电池应完全放电并用胶带封住,以防止电池触点意外接触。