河北消防总队廊坊支队大厂大队 河北廊坊 065000
摘要：基于锂离子电池故障模拟实验和火场调查经验，提出了一种调查锂离子电池相关火场的方法。这包括实地调查，周边调查，痕迹识别，提取物理证据的方法以及内部结构，电池碎片分析和已建立的离子电池火材料证据识别技术为消防大队调查人员调查与锂离子电池有关的火情提供了技术基础。
关键词：锂离子电池；火灾调查；思考
近年来，锂离子电池已广泛用于小型数字电子产品和便携式电动工具中，并有望广泛用于电动汽车和航空航天等领域。随着人们对环境安全的日益重视以及对新能源行业的投资不断增加，锂离子电池将在许多领域中发挥越来越重要的作用。随着锂离子电池库存的迅速增加，锂离子电池引起的火灾逐渐受到关注。例如，惠普笔记本电脑电池起火、日本航空波音787乘用车电池起火、三星NOTE 7手机电池起火和爆炸、在北京三里屯市区江淮IEV5纯电动汽车电源点火、在高峰时段在地铁上点火，造成巨大的社会影响。由于锂离子电池的特殊结构，起火后它们会受到严重损坏，并且当消防部门遇到锂离子电池起火时，很难确定原因。笔者调查分析了锂离子电池滥用的安全性分析，并出于各种原因对锂离子电池起火过程进行了现场询问及外围调查，以及起火的现象，提出一种调查锂离子电池着火的方法。
一、锂离子电池滥用的安全性分析
锂离子电池的安全性主要取决于电池材料的热稳定性，并且与滥用条件（例如电池过度充电，针刺，挤压和高温）密切相关。
（一）过充安全性分析
如果未正确检测到充电器电压，充电器出现故障或电池无法正常充电，则过充电测试将模拟潜在的电池安全问题。由于过充电导致的热失控可从两个侧面发生：由电流产生的焦耳热和由正负极之间的副反应产生的反应热。当电池过度充电时，负极上的电压将逐渐增加。如果负极的脱锂量太大，则脱锂过程变得更加困难，并且电池的内阻迅速增加。因此，产生大量的焦耳热。以恒定速度充电使其更加明显。过度充电的高压正极氧化剂会释放大量热量，并且负极还会与电解质发生反应，当温度升高时会产生热量。当放热率大于电池的散热率并且温度升高到一定水平时，就会发生热失控。
（二）高温安全性分析
可以使用热箱测试执行模拟的环境高温测试。热箱测试模拟了高温下电池的不当使用，例如将手机放在暴露于阳光下的汽车中或将手机或电子产品放在微波炉中。温度可以达到130℃，甚至在150°C下。在热滥用期间，热源不仅会与干电池的正负电极材料以及电解质发生反应，而且隔板会在高温下熔化并收缩，从而导致正负电极之间发生短路，短路产生的热量也是热箱测试期间重要的热源。
二、现场询问及外围调查
（一）电池的放置环境
在调查锂电池着火时，请通过外部查询和现场痕迹仔细调查锂电池暴露于火的环境，以及锂电池是高温还是机械损坏，需要进行分析。首先，高温环境。每天将诸如移动电源和移动电话之类的电器放置在诸如加热器之类的高温表面上，跌落到诸如沙发之类散热不佳的地方，或者在炎热的夏天暴露于直射的阳光下。
或者，将汽车的前挡风玻璃暴露在高温下会导致锂离子电池的内部隔膜过热和拆卸，从而导致内部短路，热失控和起火。在使用诸如纯电动车辆的大型电气设备的过程中，每个电池成为加热元件。由于内置电池数量众多，某些电池的环境温度可能会异常升高，从而导致热失控。在调查此类火灾时，应特别注意电池放置和足够的散热。如果确定火源位于电池盒内部而不是表面，则应仔细检查。锂离子电池确定环境过热问题。其次，机械损坏。在调查锂电池起火，特别是电动汽车起火时，应特别注意锂离子电池在使用过程中是否会跌落或跌落，并且对相应的电池进行了机械保护，因此需要确定是否有并考虑机器。在复杂的工作条件下。保护装置是否松动以及电池是否与道路上其他坚硬的尖锐物体碰撞，从而损坏电池。另外，使用过程中的振动会导致某些位置的导体接触不良，从而导致局部过热。这种过热可能导致电池直接着火或内部过热，从而导致电池热失控或着火。第三，绝缘保护。在调查电动汽车火灾时，有必要比较相同类型车辆的电池仓结构，以分析相应的绝缘保护是否足够。
（二）起火时的现象
根据先前模拟实验中锂离子电池的热逸散现象，已知锂离子电池，特别是带钢壳的18650锂离子电池，在热逸散期间会发出清晰的气体泄漏声音。在某些情况下，此声音非常大，听起来像爆炸。同时，大多数锂电池起火都会迅速释放热的可燃气体，并且观察到的现象类似于喷火的情况。相应地，锂电池内部的可燃物被喷到很远的地方，同时在多个地方引起火灾。在现场调查中，有必要详细询问当事方他们所看到和听到的情况，以便分析并确定起火的原因。例如，如果在火场上只有18650个锂离子电池，则在事故发生时只能看到烟雾和火焰，并且听到爆炸声，则可以确定锂内部的热失控。电池会引起火灾。由于其尺寸小，应更加注意其他可能的原因，例如电路中的短路。
三、现场勘验及物证提取
首先，在热失控过程中，在电池内部产生高压可燃气体，并且由于电池壳体的破裂而释放出该可燃气体，在电池体内产生推力，并且电池被拆卸。在更严重的情况下，电池泄压阀和其他保护装置可能会发生故障，电池压力过高并且外壳会破裂，从而导致爆炸状现象。因此，有可能首先出现故障的电池不在闪点，因此在识别闪点时必须小心。其次，根据锂离子电池的热失控机理，电池内部发生短路，起初并未产生热量，但这种热量会加热电池本身，从而使电池的其他部分达到该温度。隔膜会分解，从而在电池中产生强烈的热量。此时，电池的能量大量损失，故障电池周围的电池被故障电池直接加热到隔膜的分解温度，从而导致热失控，这更加严重。因此，与典型的火灾不同，锂离子电池火灾最严重的位置通常不是燃烧着的电池。第三，确定近似点火点后，应仔细检查电池迹线，以发现电池热失控的迹象。锂离子电池火场调查应使用基于初步调查的常规火情调查方法，并注意锂电池火场调查的特点和火情。最终，需要确定要点并确定点火的电池模块或电池模块。
结语：我们提出了一种针对锂离子火灾的一般调查方法，该方法可用于调查锂电池起火的原因，直接解决一线消防员的实际工作问题，与离子电池相关的火灾调查技术服务和支持负责及时解决由锂离子电池相关的火灾引起的各种经济和社会纠纷。
参考文献：
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