蔡强

天津力神电池股份有限公司 天津 300110

在过去的10年里，我们国家的锂离子电池已经取得了显著的成就，每年的锂电池产量达到了国际年产量的三分之一。关于产品的应用，锂电池的需求越来越大，其范围也在不断扩大。

1 锂离子电池的特性

锂离子电池保持锂电池的优点很多，比如特定的能量高，工作温度范围宽，电压稳定，储存寿命长，可以快速充电，没有记忆效应。在安全性方面，锂离子电池比金属锂电池安全得多。特别是在采用了控制措施后，锂离子电池的安全性得到了保证.电池已经通过诸如挤压、针刺、短路、过充过放等测试，而且没有任何风险。

2 安全生产对策措施

2.1 技术措施

(1)结构安全设计。锂离子电池具有很大的危险性，为保证产品安全，在产品结构设计上采用了很多安全措施，如热密封膜片、防爆盖、安全阀等都是国际上使用较多措施。(2)热封闭隔膜。“热失控”是离子锂电池产生的风险的主要原因之一，它可以通过加热或短路来更好地控制离子电池的温度。当电池处于高温、闭合等温度时，虹膜会自动软化，一旦达到隔膜的软化的温度，电流就会耗尽，电池就不会有过热或短路的风险[1]。(3)设置排气、防爆装置。当锂电池被加热或发生热反应后，会使电解液分解，释放大量气体，因为锂电池的结构是密封结构，所以会发生物理爆炸。设置排气防爆装置，可减少此类物理爆炸事故的发生。(4)选择合适的添加剂。在电池充电过程中，电解液中的添加剂在正极处发生电化学聚合反应，产生H+，还原为H：当H+转移到负极时，电池内部压力显著增加。如果电池防爆阀未及时打开，就会发生爆炸危险。导致电池热失控的热量主要来源于电池内部的化学反应热，在电池内部添加阻燃剂材料，可以大大提高电池的热稳定性，对抑制电池热失控起到很大作用。

2.2 管理要求

（1）改善锂离子电池生产环境。锂离子电池的制造工艺对环境要求非常严格，要防止极片和膜片落下颗粒和碎片，因为制造工艺中的杂质会影响锂电池的安全性，导致薄膜厚度不均匀，发热不均匀。(2)改善锂离子电池的使用、运输和储存。在运输方面，必须特别注意锂电池的温度和压力，防止电池的冲击和振动，并在必要时采取措施减少震动，并确保通风。(3)规范用户或管理人员的行为。在大多数事故中，人为因素占据了主导地位，锂离子电池的火灾事故也是如此。所有与锂离子电池接触的人都必须了解锂离子电池的基本知识。相关托运人和安全人员，必须了解电池在运输过程中的特殊性。管理人员必须熟悉锂电池的生产、储存、运输和包装，避免因为工作人员的不正确行为导致安全事故的发生。用户应充分了解锂离子电池的使用方法，避免操作不当造成风险。

2.3 提高电池生产标准

对于电池生产部门来说，最行之有效的莫过于具有法律效力的行业标准规范。通过行业标准的建立，我们可以对锂离子电池的生产过程进行规范化，对其制造材料作出严格的要求，抵制劣质产品，同时对于锂离子电池管理者在上岗前要进行相关的安全教育培训，从而降低锂离子电池的安全责任事故。在单位内，应制定正确的操作规程，操作人员必须严格执行。安全管理人员还应定期检查锂离子电池生产车间和电池存储区域的安全，加强生产现场的安全管理并建立行之有效的消防管理制度。

3 火灾事故防范措施

3.1 现有的消防安全标准

随着锂电池行业的快速发展，国家和国际监管标准正在改善，同时暴露了一些标准体系的缺陷和延误。目前，我国还没有对锂电池制定相应消防标准。因此，建议国家消防科研机构在可能的情况下，尽快建立适用于锂电池的消防安全标准，并填补这一领域的空白。

3.2 初起火灾控制

由于锂离子电池的特殊结构和机理，当锂离子电池发生火灾时，采用普通的灭火方法扑灭明火时，电池内部短路现象继续，热量继续积聚。积累的热量会导致电池中的电解质再次点燃，再次猛烈燃烧。根据锂电池着火的生成和发展机制，在实际的灭火中，除了简单的灭火，还需要给电池降温，让电池内部隔膜不再继续分解，阻止电池内部热失控.从而达到真正有效地灭火。然而，市场上现有的灭火剂并没有达到这种效果。也有大量的国内外研究机构，研究有效的锂电池灭火剂，主要的方向是在灭火同时，降低电池温度来阻止电池内部热失控反应链。然而，目前没有适销对路的产品。目前只能采取使用大量的水来扑救此类火灾[2]。

3.3 消防设计措施

根据锂离子电池的工作原理和火灾风险分析，在设计锂离子电池生产车间时，界定火灾危险性为丙类，依据建筑设计防火规范，楼板耐火极限不低于1.5 h和墙体耐火极限不低于2.5小时等防火设计。如石墨电极投料部位等某些区域的电气及照明，应选择安装防爆风扇和防爆照明灯具等防爆设施。与此同时，还需要在生产区域附近，建立专门锂电池储存区域，与生产区域分隔。

3.4 改进工艺设计和生产流程

在目前的工艺设计中，锂离子电池火灾事故并非偶然。当智能手机追求超薄的机身，需在设计时不断改善电池的体积能量密度，最终导致电池制造企业不得不减少隔膜的厚度。假设膜片的厚度比相同的电池薄，会添加更多的正负向材料，增加手机的电池能量密度。然而每减少1次隔膜的厚度是对生产工艺的一次重大考验，任何质量缺陷或电池工艺错误都会引起隔膜产品的缺陷，将导致电池的短路。厂家因此需要改进工艺设计，采用保温效果较好、使用较薄新型膜片材料，当板材涂上活性材料后，使表面更加均匀光滑，从而减少了膜片在卷曲装配过程中的磨损。

4 结语

锂离子电池制造企业在安全生产中面临巨大挑战。挑战来自于锂离子电池本身的安全特性，以及另一方面的非标准社会管理。从锂离子电池生产的技术措施，社会管理方面对其安全生产方法措施做出的探讨，可供锂离子电池生产厂家参考。但是对于扑救锂离子电池火灾目前还没有特别成熟的技术方法，目前只能使用大量的水去扑救。锂离子电池生产企业是具有高火灾风险性的单位，在选购灭火剂和灭火器时最好自己做实地灭火试验。