据能源圈了解到，随着全球对可再生能源的依赖日益加深，储能系统作为稳定电力供应的关键环节，其安全性和可靠性也受到了前所未有的关注。储能电池，特别是锂离子电池，凭借其高能量密度和长循环寿命，在众多应用中脱颖而出，然而，锂电池的大规模应用也带来了新的安全挑战，尤其是火灾风险，本文将深入探讨储能电池火灾的成因、特点，并详细介绍适用于此类火灾的有效灭火剂及其应用策略，旨在为行业提供参考。

1 电池火灾成因

电池火灾是氧化剂、可燃物和点火源综合作用的结果。因此，电池热失控机理可以简化为“热失控三角形”。燃烧过程可以随着“热失控三角形”中任何要素的破坏而终止。因此，对“热失控三角形”的深刻理解可以指导我们有效扑灭电池火灾。

在热滥用、电滥用或机械滥用等情况下，钠离子电池内部可能出现异常温升，电池内部材料经历一系列放热反应，进一步提高了电池的温度和反应速率，并最终触发热失控。电池热失控过程中的可燃物种类复杂多样，包括石墨负极（可燃固体材料）、电解液溶剂（可燃液体）、氢气及烃类气体（可燃气体）和金属（可燃金属）等。而且可燃材料的组分在热失控过程中不断变化。此外，电池热失控演变不全部依赖于环境氧气供给，正极材料高温分解也可释放所需氧气。因此，电池火灾是一种复杂多变的火灾情形。

2 电池火灾特点

与传统火灾相比，电池热失控火灾有其自身的独特性，总结如下：

（1）温升速率高。电池在滥用条件下会自发地发生放热反应。触发热失控后，电池内部放热反应剧烈，短时间内产生大量热量，使电池温度急剧升高。热失控过程中电池的最大温升速率甚至超过100 ℃/s，表面温度超过1000℃。如此高的温度远超电池模块内外其他可燃材料燃点，易导致更大的火灾事故；

（2）伴随剧烈射流火，且热释放速率高。随着温度的攀升，电池内部化学反应加剧并释放大量的气体，气体在电池内部不断积聚，导致内压逐渐增大。当达到某一阈值时，电池安全阀破裂并喷出大量可燃气体、电解液及材料颗粒，产生剧烈的射流火，火焰高度甚至可以达到1~2 m。

（3）火灾蔓延速度快。当电池模组中某一电池失效而触发热失控时，紧密排列布置可以将热量迅速传递到邻近电池，造成电池模组内发生热失控传播，引发灾难性后果。

（4）灭火难度大，火灾易复燃。热失控过程中，大部分放热反应均发生在电池内部。而由于外壳的阻碍，灭火剂很难进入电池内部阻断热失控链式反应。因此，灭火过程中，电池内部仍持续产生热量，导致火灾难以扑灭。即使成功扑灭火灾，若无法彻底降低电池温度，消除热源，依然难以抑制内部化学反应。此时，点火源、可燃物及氧化剂三要素均未消除，灭火剂释放结束后电池火灾容易复燃。

（5）火灾具有爆炸风险。热失控过程产生大量气体，包括CO、CO2、CH4、C2H4、H2和电解液蒸汽等。

（6）热失控气体具有毒害性。电池火灾中产生的气体除具有可燃易爆性之外，还具有一定毒害性，是造成人员伤亡的主要原因之一。CO是火灾中最具毒性的气体之一，可与氧气竞争血液中的血红蛋白，降低血红蛋白的供氧能力，造成人体组织缺氧受损。

3 灭火策略

灭火剂的主要作用是消除“火三角”中一个或两个因素，从而达到抑制火灾发生、控制火灾蔓延的目的。灭火机理主要分为隔离、窒息、冷却和化学抑制。目前，用于抑制电池火灾的常用灭火剂可分为气体灭火剂（二氧化碳、七氟丙烷、全氟己酮、液氮等）、固体灭火剂（干粉及气溶胶灭火剂等）和液体灭火剂（水喷淋、细水雾、泡沫等）。

气体灭火剂因其不导电、无腐蚀、无残留和流动速度快的优势而广泛应用于精密仪器和电气火灾。同时，气体灭火剂在密闭空间内可发挥更好的灭火效果。其中，二氧化碳（CO2）等惰性气体的灭火机理主要为窒息作用。因为CO2难以降低电池温度，所以CO2灭火冷却作用有限，难以彻底扑灭电池火灾。液氮对电池火灾具有较好的冷却和灭火效果，表现出较好的应用前景。作为具有优异灭火性能的哈龙替代品，七氟丙烷和全氟己酮被广泛应用于扑灭电池火灾，其灭火机理主要包括窒息、冷却和化学抑制。二者气化和分解均可以吸收周围热量，降低火区温度，稀释氧气浓度。同时，它们在高温下分解产生的氟化物质如CF3和CF2等可以捕获游离自由基，中断燃烧链式反应。但是该过程中会产生HF，当浓度较高时，会对人身健康和设备造成损害。

固体灭火剂如干粉和气溶胶等具有灭火效率高、储存方便、成本低等优点。干粉是通过干燥、粉碎和混合具有灭火效率的无机盐而形成的固体粉末。ABC干粉的主要成分是磷酸铵，可以隔离、窒息、冷却和化学抑制来熄灭火焰。干粉释放进火焰区后，在高温下的分解产物可以捕获H·、HO·自由基，中断燃烧连锁反应。同时，干粉的分解将吸收热量并产生氨和水蒸汽，稀释火焰区的氧浓度。此外，干粉落在高温可燃物的表面，熔化形成玻璃覆盖层，隔离氧气并使可燃物窒息。但是ABC干粉但冷却能力有限，释放结束后，电池温度仍较高，可能导致复燃发生。

对于液态灭火剂，直接使用大量水喷淋可以有效带走热量，防止热失控扩散到相邻电池单元，但可能会因为电池破损后与电解液接触产生氢气导致二次爆炸风险或电气短路问题。细水雾则以较小的水滴尺寸提高了水分蒸发效率，能够更高效地冷却且减少用水量，同时降低上述风险。泡沫灭火剂不仅能提供良好的隔热效果，还能覆盖燃烧物质表面，隔绝氧气，抑制火焰复燃，尤其适合应对流淌火或地面溢出的可燃电解质液体。然而，针对不同类型的电池火灾，选择合适的灭火方式和灭火剂至关重要，以确保安全有效地扑灭火灾。

4 储能电池火灾不仅威胁设施安全，也对环境和人员健康构成严重挑战。了解其成因、掌握火灾特点，并选择合适的灭火剂与策略，是预防和应对火灾的关键。通过采用先进的灭火技术并结合完善的日常维护和管理，可以有效降低火灾风险，保障储能系统的稳定运行。