易燃难扑救！锂电池产业“燃”眉之急求解

2024-08-27

<article><section data-type=“rtext”>今年6月，韩国京畿道华城市某重点产业园区内，一家锂电池制造工厂发生一起极为严重的火灾事故，造成重大人员伤亡与财产损失，此事引发了全世界对锂电池行业安全性的深切关注以及工厂安全的聚焦讨论。鉴于全球范围内锂电池诱发的火灾等安全事件时有发生，相关议题热度持续攀升，深度剖析锂电池易燃且燃烧迅猛的本质特性，以及在生产、制造到储存的全链条中潜藏的风险因素，已成为当前亟待解决的关键课题，对于保障产业安全及促进可持续发展具有重要的意义。同时，在追求产业发展的同时，保障员工生命安全始终是最基本的要求。工厂及产业园区在面临火灾威胁时的人员安全防护问题，也已成为社会各界热议的核心议题。火灾事故敲响警钟：锂电池安全引发广泛关注当地时间2024年6月24日10时31分，韩国京畿道华城市一家名为Aricell的锂电池工厂发生火灾事故。6月25日上午8时48分左右，经过长达22个小时的扑救，大火被扑灭。火灾共造成23人遇难。此事件在社交媒体平台微博上引发了广泛的关注与讨论。“韩国电池厂火灾致18名中国公民遇难”“韩方通报遇难中国公民增至19人”“韩国一电池厂火灾20多人死亡”三个话题在微博平台的阅读量分别达1899.4万、2亿和1042.6万，显示出网民对此事件的高度关注。舆论场中，公众情绪复杂多样，既有对遇难者的深切哀悼与惋惜，也有对锂电池作业安全标准和防护措施的质疑与反思。一个全球共同难题：锂电池易燃难扑救韩国的事故并非个案。在全球范围内，锂电池安全都是一个严峻且普遍存在的话题，其物理特性带来的易燃风险，导致世界各国各类规模的火灾和安全事故屡有发生，造成了不同程度的人员伤亡和财产损失。例如，在2024年5月15日，全球最大的电池储能项目之一、位于美国加利福尼亚州奥泰梅萨（OtayMesa）的盖特韦（Gateway）储能电站突发火灾，释放出大量有毒有害气体，迫使周边地区的一些居民紧急疏散。据媒体报道，这场火灾至少复燃两次，持续燃烧了6天之久。又如，同年4月28日，在德国内尔莫尔（Neermoor，莱尔区）商业区内，一处锂电池储能设施遭遇火灾，导致2名消防员在灭火过程中受轻伤。火灾现场浓烟遮天蔽日，为此，附近的高速公路在晚间11点半至次日5点半期间被迫完全关闭。回溯至2023年8月22日凌晨，法国索卡特斯（Saucats）的巴尔班（Barban）地区，一处锂离子电池储能集装箱起火。现场共有大约50个电池集装箱，每个集装箱之间保持了适当的安全间距。尽管如此，据地方官员介绍，集装箱内部的锂电池发生了燃烧，但防火系统非常有效：“集装箱装备有气体灭火剂，能够有效地扑灭火焰并阻止火势蔓延。”虽然事故并未造成人员伤亡，还是引起了当地居民的担忧。另外，美国亚利桑那州电动自行车火灾以及澳大利亚新南威尔士州频发的锂离子电池火灾，这些事件不仅对当地民众的人身安全构成直接威胁，还造成巨大的财产损失。锂，作为制造电池的理想金属，具备存储大量电荷的能力。近年来，随着新能源汽车、新型储能等领域的需求激增，全球锂电池市场进入高速发展时期。然而，锂电池内层若遭受挤压引发短路，就可能发生火灾，这一特性加之其复杂的化学反应机制，对锂电池的生产安全管理提出了极为严苛的要求。统计数据表明，锂离子电池的生产、运输、应用、回收等各个环节，都潜藏着火灾事故的风险。中国消防救援学院消防工程系副教授郑斌在接受本刊采访时详细解析了锂电池易燃且燃烧速度快的原因，主要涉及以下几点：一是高能量密度。锂电池具有高能量密度，能在相对较小的体积内储存大量能量。一旦电池遭遇热失控，储存在电池中的能量会迅速释放，导致燃烧速度急剧加快。二是热失控。当电池内部发生热失控时，会引起一系列放热的化学反应。这些反应相互促进，使温度急速上升，进而加速化学反应的速度，形成恶性循环。三是可燃气体生成。在热失控的过程中，电池内部的电解质及其它化学物质可能分解产生多种易燃及有毒气体，包括但不限于氢气（H2）、一氧化碳（CO）、甲烷（CH4）等，这些气体的存在增加了燃烧的危险性。四是内部短路。电池内部的枝晶生长、隔膜破裂或其它形式的内部短路，会导致电流急剧增加，产生大量热量，从而触发热失控的连锁反应。当锂电池遭遇热失控，会触发一系列链式反应。起初是SEI膜（固体电解质界面膜）的分解放热反应，随着电池内部热量的累积，电池温度不断升高。此时，电池内部会并行发生阳极材料与电解质反应、阴极材料与电解质反应、电解质的自分解反应，过程中释放大量的H2、CO、CO2、CH4、C2H4等可燃性混合气体，电池内部的压强也会不断升高。当电池单元内部的压力达到泄压阀的临界阈值时，阀口自动开启，大量的高温可燃性混合气体由此迅速喷射而出，伴随着部分电解质的泄漏，产生白色的浓烟。随着热失控进程深化，进入扩散燃烧阶段，电池阀门上方会出现间歇性的电火花放电现象。在高温作用下，可燃性混合气体可能发生剧烈燃烧甚至爆炸。据报道，韩国涉事电池厂当时储存了大约3.5万个锂电池成品。此次火灾导致严重人员伤亡，并且灭火行动耗时长达22个小时，究其原因，与锂电池独特的燃烧特性紧密相关。这些特性显著地加大了救援难度、加重了灾害后果。锂电池的生产是一项技术要求高且流程复杂的活动，在讨论锂电池在生产与储存中潜在的安全隐患及其事故的破坏性时，郑斌归纳了三个难点：一是物料易燃易爆，风险管控难度大。锂电池制造过程中使用了诸多有毒、有害且易燃易爆的化学物质，如N-甲基吡咯烷酮（NMP）、碳酸二甲酯（DMC）等有机溶剂；电解质LiPF6遇水极易分解，生成剧毒的氟化氢HF；正负极材料的微粉若扩散，亦有引发粉尘爆炸的潜在风险。二是锂电池储量大，火灾后果严重。在化成、分容、储能等生产阶段，锂电池通常通过高架仓库或生产框架等方式大量存放。若企业安全管理不到位，厂房通道易被半成品、成品以及瑕疵电池堆积，从而显著增加火灾风险。大量锂电池的集中储存，导致热失控风险高，如三元锂电池热失控后迅速升温、燃烧猛烈，易发生电池解体连锁爆炸，而磷酸铁锂材料燃烧时会产生大量可燃气体和热量，在受限空间内可能引发混合气体爆炸，后果不堪设想。三是建筑空间结构复杂，救援处置难度大。锂电池生产企业的建筑特性，融合了大跨度空间与洁净厂房的要求，其内部空间密闭，通道布局错综复杂，如极片制造过程中的混料到切片工段常常连续设置，其长度可达100米。在电芯的生产流程中，按照洁净厂房的标准，需设置空气净化系统，导致吊顶上方的气、液、物料管线全厂连通，形成复杂的空间结构，一旦发生火灾，高温烟气容易聚集，救援处置难度大。反思悲剧原因：安全培训与火灾应对教育缺失尽管锂电池引发火灾的潜在风险及其危害程度已经引起了业内外的高度关注，其破坏力和应对难度成为广泛讨论的话题。然而，在此次韩国电池工厂火灾事件中，造成令人痛心的高伤亡人数的背后，还潜藏着一个往往容易被忽视的关键因素，即安全管理、设施布局，以及员工培训等方面存在不足。在一段广为网络流传的视频中，可以清晰地看到起火工厂上方持续升腾着浓密的灰烟。火灾发生后，一位曾在一楼工作的电池厂员工对媒体透露，火灾发生时，楼里都是黑烟，什么都看不清。另一位在该电池厂工作的员工在接受采访时表示，在入职后一个月左右的时间里，她从未接受过任何有关消防安全的培训。该工厂也没组织过消防演练，仅仅提示过工人，锂电池遭受激烈碰撞容易爆炸起火。即便火灾并非源于锂电池，任何建筑物遭遇火灾时，浓烟会迅速扩散，立即形成一个危机四伏、视线受阻的险恶环境，且火灾中产生的烟雾富含一氧化碳、氰化氢等有毒气体。这些有害物质不仅能迅速致人昏迷，还能造成永久性的器官损伤甚至死亡。2018年，韩国一家医院起火，近50人因为吸入了有毒烟雾而死亡。因此，建立一套高效运行的烟雾报警系统显得至关重要，比如安装高灵敏度的烟雾探测器，并定期检查维护，是预防工业园区等场所火灾悲剧的第一道坚固防线。此外，工厂建筑通风系统的设计，也需考虑火灾时紧急排烟功能，以便在火灾初期有效降低烟雾浓度，从而为人员的安全撤离争取宝贵时间。在烟雾缭绕、能见度极低的火场环境，如果员工未经系统性的消防安全培训，或缺乏实战演练经验，对紧急疏散路径不熟悉，便如同迷雾中的障碍，严重阻碍他们及时有序地逃离险境。面对快速蔓延或闪燃型火灾，其特征在于火势发展异常迅猛，留给人员逃生的时间窗口极短。在此危急时刻，恐慌与混乱只会加剧局势，最终导致人员重大伤亡的悲剧。网络视频中浓烟滚滚的画面，真实反映了灾难的惨烈，而幸存工人的证言，揭示了该工厂消防安全培训缺失的残酷真相。此事无疑敲响了警钟，必须加大对安全生产教育与应急准备的投入与重视，确保能够快速响应、迅速疏散，并实施严格的安全防护措施，以减少甚至避免火灾造成的伤亡，保障人员生命安全。锂电池风险防控策略：技术转型升级+全生命周期严格管理韩国电池工厂火灾悲剧，向全球锂电池及储能行业安全敲响了警钟，对我国相关产业发展同样是一个深刻而迫切的警示信号。这一令人痛心的事故，犹如一次安检扫描，向人们展示大型储能设施从蓝图构想、实体建设到日常管理的每一步中，那些隐匿却致命的安全漏洞。锂电池及储能行业急需重新审视现有的安全策略与实践，在新能源发展的浪潮中坚守安全底线，共同反思并加固这道守护科技与生命安全的防火墙。当前，锂电池安全问题依然是一项亟待攻克的难题，彻底根除锂电池火灾风险仍面临挑战。能够在源头上减少热失控风险的新材料新技术的研发探索，仍处于科研攻坚阶段，加之锂电池火灾的扑救具有复杂性和特殊性，因此，应将更多的精力投入到预防措施和监测预警系统的建设上，通过在锂电池设计、生产、使用和回收的全生命周期中实施严格的安全管理，强化监测预警机制，定期进行维护检查，以及对相关人员提供全面的消防安全培训，从而将隐患消弭于未然，确保即使在面对火灾等紧急状况时，也能够最大限度地减少损失，保护人员安全。为加强锂电池行业管理，引导产业加速转型升级，实现高质量发展，我国已出台一系列国家级、行业级和地方级规范和标准，包括《锂离子电池企业安全生产规范》（T/CIAPS0002—2017）、《锂离子电池工厂设计标准》（GB51377—2019）、《锂电池安全管理规程》（T/SIPAQLHH0001—2023）、《锂离子电池和电池组安全使用指南》（GB/T42729—2023）以及《锂离子电池工厂消防安全管理规范》（DB3204/T1059—2024），旨在加强锂电池领域的消防安全管理，精准防范化解锂电产业领域的消防安全风险。鉴于韩国锂电池工厂火灾事故的教训，针对后续锂电池行业可以采取的改进措施或建立的排查机制，以降低火灾风险的发生概率，郑斌给出如下建议：一是完善责任体系，强化风险管控。锂电池生产和储存企业需加强消防安全主体责任落实，全面实行消防安全责任制，明确界定各级、各部门、各岗位消防安全职责，确定各级、各部门的消防安全责任人员，构建消防安全风险分级管控和隐患排查治理的双重预防机制。对锂电池生产与储存过程中的潜在风险进行全面评估，并针对性制定风险控制措施。将锂电池生产过程中的干燥注液区、定容化成区、电池测试/试验区、电池拆解区、电解液（中间）仓库、电池成品存储区、故障电池存储/报废区，以及电动自行车停放充电场所等定位为消防安全重点部位，设置醒目的警示标识，实施特别防范和重点管控措施。二是加速技术创新，强化质量控制。加大在锂电池安全技术研发上的投入，致力于研发更安全的电池材料与设计创新。优化电池制造工艺，提升电池的一致性和可靠性，降低生产过程中可能产生的瑕疵。使用先进的电池管理系统（BMS），监控电池状态，有效防范过充、过放及短路等问题。在电池存储与生产区域部署自动灭火系统、烟雾报警器和温度监控装置，确保一旦发生火灾能迅速响应。严格遵循国际及国内的安全标准与规范，保障产品设计与生产流程的安全性。实施严格的质量控制程序，确保每一块电池在出厂前均达到安全标准。三是严格执行标准，强化安全监管。政府应针对生产和储存锂电池的企业制定严格的安全标准，实施全过程监管。事前预防措施至关重要，确保企业在生产、储存、运输各环节采取有效的防火分隔、防爆措施及满足通风需求。锂电池生产厂房和存储区域要远离火源、易燃物质及其他潜在爆炸点，确保周边环境不存在明火、电火花等引燃因素。同时，保证生产和存储区域具备良好的通风系统，以减少易燃气体的积聚，并控制温度、湿度，避免环境因素诱发安全事故。锂电池的储存区与测试区应设于独立的防火分区内，或与关键设备保持安全距离，以防火势扩散。生产过程中务必遵循安全生产规范，采用防火、防爆设计与施工标准。生产线应配置可燃气体检测报警系统及防静电设施。电解液储存区、锂粉仓库等特殊区域，应符合技术规范，确保温度、湿度适宜，并实施预警措施。建立常态化的安全检查机制，定期对电池生产线、存储设施及消防设施进行检查和维护保养。四是提升安全意识，加强处置能力。强化员工对锂电池安全特性的培训，确保每一位员工都充分了解锂电池的潜在危险及正确的处置方法。锂电池生产、储存企业应制定科学合理的灭火及应急疏散预案，预案须覆盖火灾报警、初期火灾扑救、人员疏散、应急物资准备、后期处置等关键环节。定期组织预案演练，并对演练效果进行评估与总结，持续提升应急处置能力。建立健全锂电池行业火灾事故的应急响应机制，明确事故处理中各方的职责和分工，积极组织开展事故调查和处理工作，深入分析事故原因，总结经验教训，建立事故后的恢复重建机制。作者：本刊记者魏思佳来源：中国应急管理杂志2024年第7期原标题《锂电池产业“燃”眉之急求解》</section></article>