国内**对电动自行车充电雨棚喷水灭火系统、充换电柜、锂电池电动汽车、储能舱的灭火设计新理念和选型方案及主要措施简要探讨中2

(中篇：标准、规范、要求、专家论文）2-2

(北京利达海鑫灭火系统设备有限公司，朱劲武，北京，联系电话：13910793712)

本篇文章，与“上篇：概述、锂电池结构、火灾特点”文章相连接，与“下篇：灭火设备分类、灭火试验、设计新理念、方案与措施”文章承接。

文章中引入产品国家、行业、地方标准、规范、要求与规定，有利于用户、设计院、消防监督部门、消防工程公司等有关政府部门同仁们快速、准确、全 面了解当前该产品各种发展状态和执行依据及哪些具体措施。

5、电动汽车、客车、公交车产品国家标准与规范

1）JT/T1240-2019《城市公共汽、电车车辆专用安 全设施技术要求》交通运输行业标准，于2019年3月1日实施。主要火灾防护条款摘录如下：

（1）4.9 新能源公交车辆应具有动力电池、超级电容电解液泄漏检测报警装置。

（2）9.1 发动机舱应配置自动灭火装置和温度报警系统。报警系统应设在驾驶区内，向驾驶员提供声或光报警信号。

（3）9.4 自动灭火装置应具备独立的控制系统，同时具备自动启动、手动启动、检测和故障报警功能。

（4）10.电池舱自动灭火装置

10.1锂电池舱、超级电池舱、高电压设备舱等应配置有火灾报警功能和灭火功能的电池舱自动灭火装置。

10.2当出现险情时，整车电池断开或非断开,自动灭火装置均应能实现自动启动功能。

10.3自动灭火装置如使用储压式防护装置，宜选用低压或中压方式。

（5）11电池箱灭火装置

11.1新能源公交车应配置具有热失控预警、火灾报警、及火灾抑制功能的电池箱灭火装置。

11.2电池箱灭火装置的火灾探测报警器应在监测到储能装置热失控和火情状况时，以声或光报警信号向驾驶员报警。

11.3当发生热失控时，电池箱灭火装置应确保热失控事故信号发生后5min内没有发生电池箱外部起火或爆炸。

11.4灭火箱灭火装置的安装不应影响电池箱箱体防护等级要求。

（5）12.1电池箱内宜安装易燃挥发物检测报警装置。

2）CCCF/XFTT-01《电动客车锂离子动力电池箱火灾防控装置通用技术要求》应急管理部消防产品合格评定中心行业标准，于2019年6月12日实施。主要探测、报警、灭火条款摘录如下：

（1）5.2火灾防控装置的允许的工作温度范围-40℃~65℃。

（2）7.1.6.2非贮压式火灾防控装置应符合相关防爆要求，并应获得第三方防爆证明文件。

(3)危险源探测

7.2.1.1火灾防控装置应具备探测一氧化碳气体浓度，电池或电池组表面温度的功能。也可具备探测其它危险源的功能。

7.2.1.2预警功能采用一氧化碳气体浓度探测方式。火灾抑制介质喷放功能应采用电池或电池组表面温度确定方式。

（4）7.2.2预警功能

7.2.2.1按9.3规定的方法进行试验，一氧化碳气体浓度安 全限定临界达到190ppm±50ppm时，应发出预警信号。

7.2.2.3采用其它探测方式进行预警的，应经试验确认其符合预警要求。

（5）7.2.3火灾抑制介质喷放要求

7.2.3.1按9.3规定的方法进行试验，当电池或电池组表面温度达到80℃±5℃时，应在0~10S内应能通过手动和/或自动方式喷放火灾抑制介质。

7.2.3.4采用其它探测形式控制火灾抑制介质喷放，应经第三方测试验证，并确定有关技术要求。

（6）8.2初期实体火抑制要求

a）抑制介质开始喷放后90S内扑灭明火；

b）明火扑灭后30min内不应出现复燃现象；

c）明火扑灭后30min内，每隔3min在电池箱内点一次，不应发生复燃或爆炸；

d）明火扑灭后30min内，除触发发生热失控的电池外，其它电池的安 全膜片来动作；

e）明火扑灭后30min，除触发发生热失控的电池两处测温点外，电池箱内其它测温点的温度不应大于90℃。

3）《停车场用电动汽车火灾防护系统》国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会国家标准，工作组讨论稿，主要火灾防护条款摘录如下。因该标准是非常重要火灾防护标准，供大家提前了解和参考及提前做好预防实施防护工作：

（1）3.1停车场用电动汽车火灾防护系统，能对电动汽车火灾探测报警并发出声光警报，对火灾车辆进行空间隔离，切断其它充电电源并指示火灾车辆具备位置的火灾防护系统。

（2）4.1区域型防护系统，在项目中独立使用的系统。一般由区域型电动汽车火灾控制装置，阻火帘、电气切断装置、点型感烟火灾探测器和火灾声光报警等组成。

(3)6.1总体要求

6.1.2阻火帘应采用不低于800℃的无机布。

6.1.3每个车位上方应至少设置一个点型感烟探测器。

6.1.4每组阻火帘应能保护一个停车位左、右、后3个方向，当车位邻侧为墙壁或车道时，也可仅保护两车之间的方向。

6.1.6一个区域型防护系统的防控范围不超过12个停车位。

6、电化学储能站与方舱消防设施国家标准与规范及准则

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*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，*大程度保证储能电站安 全性。**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*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！

六、锂电池火灾专家论文阐述

1、精选专家论文阐述与摘录

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*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*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*差，复燃时间*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。

2、锂电池热失控时早期特征与参数

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*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*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*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，*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。

收稿日期：2024-5-8；     修改日期：2024-8-30

作者简介：朱劲武，男，北京利达海鑫灭火系统设备有限公司，主要从事气体灭火系统研发、生产销售工作。

作者地址：北京市北京经济技术开发区荣京东街17号

作者邮编：100176，电话：13910793712

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