数字储能网：3月23日，由中国化学与物理电源行业协会主办并联合500余家机构共同支持的第十五届储能大会暨展览会（简称“CIES2025”）在杭州国际博览中心召开。

CIES大会以“绿色、数智、融合、创新”为主题，针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨，分享可持续发展政策机制、资本市场、国际市场、成本疏导、智能化系统集成技术、供应链体系、商业模式、技术标准、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和规模化工程应用。

在3月24日下午进行的储能消防、安全与检测认证专场中，应急管理部四川消防研究所博士刘振飞做了题为《锂离子电池火灾危害评价及关键防控技术研究》的主题报告演讲。

以下内容根据大会发言整理提炼，仅供参考。

首先感谢主办方给我这个机会到这里来跟大家交流，我的报告题目是“锂离子电池火灾危害评价及关键防控技术研究”。我的报告将从以下4个方面展开，首先是背景介绍。

自从我国提出“双碳”目标以来，新能源就得到了快速发展，但新能源最大的问题是具有波动性和随机性，大力发展储能技术是解决这一难题的有效途径。目前，主要的储能形式有抽水蓄能和新型储能，其中在新型储能技术中锂离子电池储能占比最高。截至2024年12月底，我国的新型储能装机容量首次超过了抽水蓄能。

但是锂离子电池存在热失控的风险，诱发锂离子热失控的因素主要包括机械滥用、电滥用和热滥用，其中热滥用是导致电池热失控最重要的因素，它可以直接导致电池内部温度异常升高，进而引发一系列的产热副反应发生，并最终触发电池热失控。电池在热失控过程中可以产生氧气（也可以结合空气中的氧气）和大量热量（高温），再加上热失控过程中释放的大量易燃易爆气体以及电解蒸汽，使得锂离子电池热失控本身就可以形成“火三角”，即具备燃烧三要素，因此锂离子电池火灾危险性不容忽视。

近年来，锂离子电池储能电站的火灾事故频发，特别是韩国的储能电站，近十年共发生火灾事故20多起。另外，去年5月15日，美国加利福尼亚州的Gateway储能电站也发生了火灾，其间还出现多次复燃，大火持续将近两周才被扑灭。我国也发生了几起储能电站火灾事故，其中影响比较大的有北京集美大红门储能电站火灾事故，造成了严重的经济损失和人员伤亡。

下面汇报一下四川所在锂离子火灾研究方面的布局，我们主要是从以下五个方面开展相应的研究工作。首先是全尺寸电池系统火灾危害评估实验平台的研制，二是电池热失控火灾特性及危险性评价技术研究，三是全场景故障精准诊断和高效预警技术研究，四是多级协同热蔓延防控及灭火技术研究，最后是开展全链条电池消防安全标准规范的研究。

接下来介绍一下我们在锂离子电池火灾防治方面的研究进展。首先是热失控特性的研究，我们开展了基于三元软包锂电池的热失控火灾实验研究，通过直流过充的方式触发电池热失控。我们发现三元软包锂电池在过充过程中，首先会有明显的鼓包现象，当电池内部压力增加到一定程度时电池出现破封，通过红外热成像可以实时看到有大量气体从电池内部喷射出来，随后电池就产生明火。因此，三元锂电池过充条件下的热失控过程主要包括鼓包、破封、泄气以及喷射火等。

其次是针对磷酸铁锂电池的热失控特性研究，将电池容量为150 Ah磷酸铁锂放入自研的电池定容爆炸舱中，通过电加热触发电池发生热失控。从温升曲线可以看出，在本试验条件下，磷酸铁锂电池热失控最大的温度大概在247℃左右，舱体内部的最大压力为127.1 kPa，最大升温速率为3.55 ℃/s。我们还对磷酸铁锂电池热失控的产气成分及含量进行了表征分析，产生的气体成分主要包括H2、O2、CO2、CO、CH4、C2H4、C3H6、C4H8等，绝对含量（体积分数）分别为5.43%、1.8%、1.09%、0.47%、0.43%、0.25%、0.24%、0.15%，其中产生的气体中H2占比最高。这些产生的易燃易爆气体会大大增加火灾燃爆的风险。

结合全国电动自行车安全隐患全链条整治行动，我们所率先开展了电动自行车火灾研究，首先研究了基于磷酸铁锂电池为动力电池的电动自行车火灾特性，我们可以发现当单辆电动自行车发生燃烧后，火势蔓延的速度是非常快的，而且会伴随一定的射流火现象。在本试验条件下，火焰高度基本上会超过2米，车身的最高温度在646℃左右，最大的热释放速率可以达到1.3 MW左右，期间会产生大量的火灾烟气。

我们还研究了三元锂电池为动力电池的电动自行车火灾特性，研究发现，这种电动自行车燃烧更为剧烈，多次出现射流火，火焰出现“炸裂”现象，火焰高度超过3 m，最大热释放速率为1.29 MW，最高温度为700℃,此外燃烧过程中会释放包含CO、HCN、SO2、H2S、Cl2、VOC等有毒气体。

其次，围绕电池的本质安全我们也进行了探索研究，开发了高强度阻燃型柔性固态电解质，尝试解决电解质泄露且易燃的问题。制备的P(VI-HFBA)固态电解质，电导率可以达到2 mS/cm，电化学窗口≥4.5 V。通过对电池测试可以发现，电池在不同的弯折或者裁剪的状态下还能保持比较好的电压性能。

电池外表面会有一层绝缘的膜，我们通过合成阻燃高导热的防火涂料替代绝缘膜，进而减小电池热失控时的温度，提高电池的安全性。因此，我们研发了兼具阻燃性和导热性的环氧树脂基自成碳膨胀防火涂料。结果表明，将这种防火涂料涂附在电池表面，可以使电池热失控之后的温度有所降低，同时可以减少H2和CO的释放。

另外,我们还尝试开发了高安全新型电池技术，提出了基于碱性PVA/PVP混合水凝胶电解质的高安全铝-空电池技术，通过构建高离子电导率的PVA/PVP混合水凝胶电解质替代液体电解质，解决了传统铝-空电池中液体电解质泄露的问题。此外，合成的水凝胶电解质成分主要以无机盐和水为主，因此热安全性也非常高。最后，通过对电池性能表征发现，这种新型电池的性能在同类型中也是处于相对领先的位置。

如何实现对锂离子电池火灾烟气成分的快速分析对应急救援工作非常重要。我们开发了一种便携式、宽浓度、多组分危险气体分析仪，它可以同时测量8种气体，并可以根据实际情况更换相应的测试模块。该分析仪可与无人机搭配使用，从而实现对火场及火场周围的气体采集分析和传输。该仪器已通过第三方权威检测机构的检测，并在实际的火场救援中取得了不错的效果。

我们知道，锂离子电池发生火灾时会产生大量有毒烟气，这些烟气中还会包含大量易燃易爆气体，存在爆炸风险，因此，如何将锂电池火灾中产生的烟气快速排出，对降低火灾危害和火场救援至关重要。基于此，我们提出了一种移动的排烟防爆技术—组合风阵技术，该技术可形成大断面、大风量送风排烟气流，显著增强火场控烟控热能力。此外，该风阵可以直接外接消防水带为其供水形成新风水雾，对火场起到降温、消烟的作用，进而降低次生灾害。与国内外同类型相比，在风量、质量和功率方面均具有优势，且组合风阵技术也是首创提出。相关成果已在消防队伍开展示范应用。

针对锂电池火灾危害评估实验平台的研制，我们研发了全尺寸的电池系统热失控火灾危害评估实验平台，该平台可用于开展锂离子电池单体、储能系统、新能源汽车以及其他大型电池系统的热失控火灾模拟测试，可以满足UL 9540A测试要求。典型的设备包括大容量电池定容爆炸舱（500 L），大尺度量热装置（最大热释放量程达15 MW）、烟气毒性分析仪、爆炸压力测试仪等等。

在锂电池灭火技术研究方面，我们开发了以改性云母类矿石和其他组分为原料的多相灭火剂，这种灭火剂具有较强的粘附性和吸热性，可以在电池表面形成耐高温的阻隔层，同时起到降温、隔热以及隔氧的作用。

四川所是全国消防标准委员会第7分技委和第13分技委的挂靠单位，在新能源火灾标准编制方面，目前已经立项了一个国家标准，另外还有多项在研的行业标准和团体标准。

最后，浅谈一下未来展望。随着锂离子电池不断应用在新的场景（如综合能源站、低空飞行器等），这对新场景下的锂电池火灾防控提出了更高的要求。我们建议可以从以下几个方面开展研究：首先是灭火剂研究方面，需针对锂电池火灾的特殊性去研发专用的灭火剂；其次是灭火系统的设计方面，研究适用于锂离子电池火灾的灭火系统，包括火灾探测、报警、灭火等各个环节；在标准规范编制方面，应针对锂离子电池应用的不同场景编制相应的安全标准，明确各环节的安全要求和防控措施；在AI技术赋能方面，可发挥AI技术在锂离子电池热失控极早期监测预警、专用灭火药剂研发以及应急处置救援中的作用。最后，还需要对一些新型电池，比如钠离子电池、固态/半固态电池的热失控特性以及火灾危险性进行相应的研究和提前布局。

我的汇报到此结束，谢谢各位专家、各位领导。