面對(duì)日益嚴(yán)峻的“能源危機(jī)” 和國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的嚴(yán)格要求， 鋰電池因其低能耗無(wú)污染的優(yōu)勢(shì)作為新能源的代表受到日益關(guān)注，中國(guó)的鋰電池產(chǎn)業(yè)步入高速發(fā)展期。鋰電池生產(chǎn)的消防安全問(wèn)題也因此受到越來(lái)越大關(guān)注。鋰離子電池及其生產(chǎn)原料在燃燒過(guò)程中會(huì)發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，其火災(zāi)特性和蔓延發(fā)展情況較為復(fù)雜，不同于普通的火災(zāi)，具有一定的獨(dú)特性， 遇到火災(zāi)會(huì)引起燃燒甚至爆炸，造成重大損失。為了進(jìn)一步提高鋰電子電池在生產(chǎn)和儲(chǔ)存過(guò)程中的安全性，對(duì)鋰電池生產(chǎn)原料進(jìn)行系統(tǒng)分析，掌握鋰電池生產(chǎn)原料的防火特性，總結(jié)分析結(jié)果，從而對(duì)鋰電池廠房和庫(kù)房的消防系統(tǒng)提出可靠的設(shè)計(jì)方案具有重要意義。

1 原材料分析

鋰離子電池生產(chǎn)包括正極、負(fù)極、隔膜、NMP 和電解質(zhì)等材料。這些材料的火災(zāi)安全性決定著鋰離子電池生產(chǎn)過(guò)程的安全。

1. 1 正極材料

傳統(tǒng)的鋰離子電池采用鈷酸鋰 LiCoO2 作為正極材料，隨著鋰離子金屬過(guò)渡氧化物及新型正極材料被廣泛研究，如鎳酸鋰、錳酸鋰、 鎳鈷錳、磷酸鐵鋰等大量新型材料被推廣使用。

1. 2 負(fù)極材料

鋰電池的負(fù)極材料包括碳負(fù)極材料、錫負(fù)極材料、含鋰過(guò)渡金屬氮化物負(fù)極材料、合金類負(fù)極材料和納米級(jí)負(fù)極材料。目前，實(shí)際應(yīng)用于鋰離子電池的負(fù)極材料一般都是碳素材料， 包括天然石墨、人造石墨、石墨化中間碳素微球。石墨材料比較穩(wěn)定，所以負(fù)極材料火災(zāi)危險(xiǎn)性相對(duì)較低，使用比較安全。

1. 3 隔膜材料

在鋰電池結(jié)構(gòu)中，隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。目前鋰電池隔膜材料一般采用高強(qiáng)度膜化的聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）或者 PE/PP 復(fù)合物。聚烯烴材料具有強(qiáng)度高、防火、耐化學(xué)試劑、耐酸堿腐蝕性好、生物相容性好、無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。聚烯烴化合物可以提供良好的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性， 具有高溫自閉性能。具體性質(zhì)見(jiàn)下表 1-3。

1. 4 NMP

N-甲基吡咯烷酮，中文名：NMP。NMP 外觀為無(wú)色透明油狀液體，是重要的化工原料，是一種選擇性強(qiáng)和穩(wěn)定性好的極性溶劑，具有揮發(fā)度低、沸點(diǎn)高、溶解力強(qiáng)、可生物降解、可回收利用等特點(diǎn)，鋰電池生產(chǎn)中采用的粘結(jié)劑都是使用NMP。NMP 屬于易燃性液體，加熱或燃燒后會(huì)產(chǎn)生毒煙，具有刺激性，長(zhǎng)期接觸會(huì)刺激眼睛和皮膚。NMP 具有一定火災(zāi)危險(xiǎn)性，儲(chǔ)存時(shí)要嚴(yán)禁明火，發(fā)生火災(zāi)時(shí)可采用干粉、泡沫、霧狀水、二氧化碳滅火器等緊急滅火措施。

1. 5 電解液

鋰電池電解液是電池中離子傳輸?shù)妮d體，一般由高純度的有機(jī)溶劑、電解質(zhì)鋰鹽、必要的添加劑等原料，在一定條件下、按一定比例配制而成的。鋰離子電池電解液主要成分包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、 碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、六氟磷酸鋰，電解液性質(zhì)見(jiàn)下表 1-6。 

電解液是低閃點(diǎn)易燃液體，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。 能與氧化劑能發(fā)生劇烈反應(yīng)。蒸氣比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇火源會(huì)著火回燃。電解液存于陰涼、通風(fēng)的庫(kù)房，遠(yuǎn)離火種、熱源儲(chǔ)存庫(kù)溫不宜超過(guò)30℃。保持容器密封。有效的滅火方式可以采用噴水冷卻，滅火劑：泡沫二氧化碳、干粉、沙土。

2 鋰電池廠房消防存在的問(wèn)題

與其它的可燃物體不同，由于電池本身特殊的物理化學(xué)構(gòu)成，鋰電池生產(chǎn)原材料著火后會(huì)發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生巨大的熱量，這對(duì)消防控制是很大的挑戰(zhàn)，針對(duì)鋰電池生產(chǎn)廠房消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)重點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：

（1）針對(duì) NMP 和電解液這類具有火災(zāi)危險(xiǎn)性的原材料貯存庫(kù)的有效的消防措施。

（2）生產(chǎn)廠房?jī)?nèi)的原料暫存間的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

（3）生產(chǎn)廠房?jī)?nèi)電池半成品存放的貨架庫(kù)的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

3 消防解決措施

經(jīng)過(guò)與 NMP 和電解液的生產(chǎn)研制單位、相關(guān)消防部門、審圖部門溝通，分析火災(zāi)特點(diǎn)和滅火措施采取的消防措施如下：

（1）NMP 庫(kù)房屬于丙類庫(kù)房，消防措施采用水滅火系統(tǒng)和泡沫滅火裝置。NMP 庫(kù)房設(shè)置消防事故池，消防事故池的作用是將火災(zāi)期間消防廢水收集至事故池，防止含有 NMP 的有毒廢水排至室外雨污管線，造成更嚴(yán)重的危害污染。

（2）電解液庫(kù)房屬于甲類庫(kù)房，對(duì)溫度的要求很高，不適宜的溫度會(huì)引起電解液燃燒、爆炸，因此房間內(nèi)設(shè)有精密空調(diào)溫度控制系統(tǒng)和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，同時(shí)設(shè)置水滅火系統(tǒng)和泡沫滅火裝置。同 NMP 庫(kù)房一樣設(shè)置事故池，防止污染。

（3）原材料、電池半成品、成品儲(chǔ)存在自動(dòng)化物流庫(kù)房，該類庫(kù)房定性為丙類庫(kù)房，經(jīng)常采用多排多層貨架，貨架間過(guò)道比較狹窄，貨位相對(duì)封閉相互遮擋、火災(zāi)易蔓延擴(kuò)散、危害性大。火災(zāi)時(shí)人員撲救困難，依賴自動(dòng)滅火。

根據(jù)高架庫(kù)火災(zāi)危害性的特點(diǎn)，根據(jù)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50084-2001， 為了防止誤操作和誤噴，設(shè)計(jì)一般采用預(yù)作用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須滿足以下設(shè)計(jì)要求：一是根據(jù)貨架和貨位情況布置貨架內(nèi)置噴頭，能保護(hù)到每個(gè)貨架的每個(gè)貨位，同時(shí)不影響物流正常運(yùn)行；二是自動(dòng)噴水系統(tǒng)能自動(dòng)感知火情并啟動(dòng)控制滅火；三是系統(tǒng)控制簡(jiǎn)便， 易于操作，安全可靠。規(guī)范要求宜在自地面起每4 米高度處設(shè)置一層貨架內(nèi)置噴頭，結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，在符合規(guī)范的前提下，也可以每 2 米或 3 米設(shè)置一層噴頭。

（4）化成工序

鋰電池火災(zāi)爆炸事故的主要發(fā)生在電池化成的工序中，該工序包括多次的循環(huán)充放電、儲(chǔ)存、 在老化房中進(jìn)行升溫老化、驗(yàn)貨測(cè)試、裝箱出廠等。這個(gè)過(guò)程是事故的多發(fā)階段安全性不好的或不合格的電池在化成中容易發(fā)生起火。

在進(jìn)行消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)化成工序的火災(zāi)危險(xiǎn)，除了常規(guī)消防措施，在定容間、定容設(shè)備間等重要工藝環(huán)節(jié)設(shè)置消防槽。消防槽內(nèi)平時(shí)注滿水，在化成過(guò)程中，質(zhì)量有不合格的電池發(fā)生冒煙有著火跡象時(shí)，除了常規(guī)消防措施，可快速將有火災(zāi)危險(xiǎn)的電池轉(zhuǎn)移入消防槽內(nèi)進(jìn)行滅火隔離，保護(hù)周圍人員、設(shè)備、貨物的安全。

4 建議

隨著鋰離子電池的廣泛應(yīng)用，鋰電池產(chǎn)業(yè)的興起，大量建設(shè)的鋰電池生產(chǎn)園區(qū)的消防安全越來(lái)越收到關(guān)注。鋰電池生產(chǎn)工藝流程涉及眾多昂貴的生產(chǎn)設(shè)備，以及大量的生產(chǎn)原材料， 是一套復(fù)雜的系統(tǒng)工程，并且隨著技術(shù)的不斷革新，生產(chǎn)流程及原材料都在不斷更新變化， 因此需要設(shè)計(jì)者把握鋰電池生產(chǎn)技術(shù)的最新動(dòng)態(tài)，掌握生產(chǎn)材料的消防特性，進(jìn)行針對(duì)性的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)，確保鋰電池生產(chǎn)的安全可靠。