USCG研究中心警告：海上锂离子火灾危险
发布时间：2025-10-13 39 次浏览
随着海运业加速向电气化发展，美国海岸警卫队研究与发展中心（RDC）发出警告：锂离子电池——同样的技术推动着全球向混合动力和全电动船舶的转变——在出现问题时将构成独特且不断发展的威胁。2025年4月发布的白皮书《海上环境中的锂电池火灾隐患》列出了海上锂电池火灾的风险、消防挑战和事故后危险，并为船舶运营商、应急人员和监管机构提供了具体建议。
不断增长的船用电池现象
根据RDC引用的船级社数据，全球电池动力船舶船队已从2017年的142艘扩大到2024年的1000多艘，到2027年还将有近1600艘新船订购。混合动力和全电动船舶现在包括渡轮、工作船、近海支援船，甚至是采用混合动力系统进行调峰或辅助动力的深吃水船舶。
与此同时，渡轮和滚装船越来越多地运输电动汽车和微型移动设备，如电动自行车和踏板车——每一种都携带高能锂电池，可能会进入热失控状态，这是一种自我加速的化学连锁反应，导致火灾或爆炸。
了解风险
锂离子电池在海上电气化领域占据主导地位，约占已安装储能系统的99%。它们的吸引力在于非凡的能量密度和性能——但同样的能量，如果不受控制，就会变成可怕的危险。
当内部产生的热量超过细胞自身冷却的能力时，就会发生热失控。一旦由于过度充电、机械损坏或制造缺陷而触发，温度可能飙升至1800华氏度（982摄氏度）以上。电解液材料分解并释放可燃气体，可能点燃或爆炸，特别是在密闭的船舱内。RDC指出，唯一经过验证的停止这一过程的方法是快速散热或通风，将细胞冷却到失控阈值以下。
火灾行为和气体产生
电池火灾的表现与传统燃料或货物火灾不同。RDC指出，锂离子火灾可能具有喷射状火焰、飞溅碎片和零星爆炸的特征。分解电解质可以产生超过2700°F（1500°C）的火焰射流，一些电池化学物质甚至可以产生氧气，在没有外部空气的情况下维持燃烧。
更危险的是，大型电池系统会释放大量有毒和可燃气体。对于一艘拥有1050千瓦时电池组的渡轮，海岸警卫队估计，完全的热失控可能产生100到150立方英尺的排放气体，即热失控排放气体（TREG）。其中大约三分之一是可燃物，包括氢、甲烷、丙烷和乙烯；其余的包括有毒气体，如一氧化碳、二氧化碳和氟化氢。在封闭空间中，点火会产生超过100 psi的压力，足以使舱壁或安全壳破裂。
看不见的危险：有毒和颗粒危害
除了火焰之外，锂电池火灾产生的气体和微粒还会对职业造成严重危害。RDC发现，有毒气体通常占总排放量的60-70%，氟化氢和一氧化碳的含量超过了国家职业安全与健康研究所的“立即危及生命或健康”阈值。
细颗粒和超细颗粒-许多小于2.5微米-携带金属，如镍，锰，钴和锂，以及有机化合物和氟离子。这些颗粒可以悬浮在空气中，附着在设备上，并渗入通风系统，对工作人员、检查人员和清理小组构成长期污染风险。
扑灭锂离子火灾
传统的船上消防方法对锂离子火灾的效果有限。由于反应是自热自维持的，因此仅扑灭表面火焰可能无法防止细胞内的重新点燃。
海岸警卫队的审查发现，大量的水或低膨胀泡沫仍然是最有效的工具——不是因为它们在化学上抑制燃烧，而是因为它们提供冷却，可以中断细胞之间的热传播。美国国家消防协会（National Fire Protection Association）建议，保护电动汽车停放区域的喷水灭火系统的水密度应增加33%。
然而，救援人员必须权衡水的导电性及其引发触电或二次短路的可能性。水还可以与LiPF?等锂盐反应，释放出额外的氟化氢气体。
替代剂，如水基蛭石分散剂和F-500封装剂，可能在小规模事故或作为初始抑制工具方面有一定的应用，但RDC警告说，它们的冷却能力可能不足以用于大型、高能的船舶系统。
专门的设备，包括能够直接向电池模块注入冷却水的高压切割灭火器，以及设计用于遏制电动自行车或电动汽车喷射火焰的防火毯，可以帮助隔离和延迟火灾蔓延，但不应被视为独立的解决方案。
火灾之后：持续和隐藏的危险
即使火焰熄灭，锂电池仍然很危险。受损的细胞可能在火灾发生后数小时甚至数周内经历延迟的热失控。RDC敦促工作人员使用红外摄像机或热探头监测受影响电池的膨胀、嘶嘶或温度升高等迹象。
污染是另一个严重的问题。有毒残留物和微粒会沉淀在甲板表面、消防设备上，甚至在径流水中。RDC引用的一项研究发现，在暴露于电池火灾烟雾后，消防员防护服上的甲醛含量超过了安全皮肤接触阈值的十倍以上。在消防径流中还发现了钴和镍等金属，以及电解质中的有机碳酸盐，从而引发了职业和环境安全问题。
由于存在这些风险，在锂电池事故中使用的所有个人防护装备（PPE）都应被视为危险废物，并强烈建议采用二氧化碳干洗等净化方案。
海岸警卫队的建议
考虑到电池技术在船舶和货物运输中的广泛应用，RDC提出了一些明确的建议：
提高认识和培训
可能遇到锂离子火灾的人员——包括船员、海岸警卫队响应者和商业打捞操作员——应该熟悉报告中概述的独特危险。混合动力和全电动船舶船员应接受系统供应商或船级社提供的专门的电池火灾培训。载有电动汽车的渡轮和滚装船的经营者应参考现有的最佳实践指南，例如美国船级社的《船上运输电动汽车的最佳实践》。
修改应对策略
在到达现场之前，如果涉及锂电池，应通知搜救（SAR）单位。传统的战术，如从下风接近或进入封闭的空间，可能需要改变，以避免有毒气体暴露或爆炸的危险。
加强火灾后安全规程
调查或检查火灾后现场的人员必须认识到，在可见的火焰消失后很长一段时间内，危险物质暴露的风险仍然存在。有毒微粒可以通过正常的运动再次进入空气中，剩余的消防水可能含有有害的金属和溶剂。必须配备足够的个人防护装备，包括呼吸器和耐化学品防护服。
安全监控和处置
被火损坏的电池应持续监测，然后由合格的危险品处理小组移走处理。不应尝试重复使用或充电。
通过数字
全球1006艘电池动力船舶投入运营（2024年）
到2027年，还有1,584架订单
99%的船用电池是锂离子电池
2700°F+热失控的典型火焰温度
1050千瓦时系统故障产生100-150立方英尺的有毒可燃气体
本文标题：USCG研究中心警告：海上锂离子火灾危险
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