本文来源于安全五点半（有删节），推荐关注该公众号，可以学到不少安全方面的研究方法。本文作者林凌辉，是资深HSE专家。
首先是韩国电池厂火灾简要情况：
当地时间2024年6月24日10点31分左右，韩国京畿道华城市一产业园区的锂电池工厂发生火灾事故。
当地时间2024年6月25日，事故死亡人数升至23人，其中包括18名中国人。
这是火灾之后的现场图片：
火灾发生之后，韩国中央应急处置本部要求全国500多家电池工厂根据锂操作安全守则自查表实施自查，并由消防厅牵头会同有关部门对200多家涉电池业务企业实施紧急火灾安全检查。
接下来，是本次火灾中涉事的电池资料：
这里是有关电池产品的图片：
其中Primary Lithium Cell就是锂原电池，Li-SOCl2就是锂亚硫酰氯电池（通常简称为锂亚电池）。
下面我们看一下锂亚电池的相关介绍：
涉及到的相关标准和规范，可以在安全五点半公众号后回复关键词获取。
《GB/T10077—2008 锂原电池分类、型号命名及基本特性》，提到锂原电池的分类，M代表功率型和S代表容量型。
锂亚电池火灾事故的相关案例：
001
2012年亿纬锂能惠州西坑厂区发生锂亚电池火灾。该上市公司发布了公告，以下是 公告原文：
2 012 年 6 月 16 日午 9 时 9 分左右，惠州亿纬锂能股份有限公司（以下简称“公司”）位于惠州市西坑工业区 F1 厂房二楼的锂亚电池 “老化室”发生意外起火。事故发生后，公司迅速报警，开展扑救工作，并组织人员有序疏散，根据消防总指意见，公司安保人员现场疏导员工，并禁止非消防与救护人员入场。由于反应迅速、组织得力，本次事故未造成人员伤亡。公司各生产车间相互独立，本次事故未对厂区内其它车间的正常生产造成影响，未对周围环境造成影响。根据初步调查结果， 事故原因是：“老化室中的电池”货架隔板因长期处于高温环境发生软化而坍塌，造成大量电池散落在地面堆积，短路高温引起电池爆炸和货架木板等物质着火。
安全五点半观点：目前锂亚电池市占率全球第一的中国企业亿纬锂能，在其技术攻关阶段也经历过重重考验，据亿纬锂能产品开发部老员工回忆，在研发的过程中，技术团队每天都全副武装在实验室测试电池性能，实验室里放着许多铁盒子，还不时从里面传来“砰、砰”的爆炸声：“锂亚电池能量非常高，电池威力接近于炸弹，危险非常大。当测试电池短路发生爆炸时，会把电池外的铁盒子炸裂”。
002
2017年武汉孚特公司锂亚电池燃爆起火。事故经过：2017年11月30日20时40分左右，位于径河街孚特工业园3号楼五楼锂亚电池临时存放点发生爆燃起火，现场值班人员立即拨打119报警，区消防大队及时赶到现场进行施救。经消防官兵奋力抢险，晚10：23分左右，明火被扑灭，无人员伤亡。
事故直接原因：位于五楼东北侧锂亚电池半成品（电芯）仓库，防雨水措施不到位，雨水经过临近窗户飘散至未加装PVC保护材料的自产电芯电极一侧。聚集于负极一侧的LiC6遇水后即燃烧，燃烧产生的热能加热本电芯及邻近电芯的电解液及金属锂，进而破坏电芯内部隔膜造成电芯内短路并放热，电解液受热后释放大量气体导致电池内压力过大而爆裂；电芯内碳及锂受热后燃烧，因此由刚开始的局部电芯爆裂燃烧，瞬间造成了整个电芯仓库的爆燃火灾，同时点燃邻近未加实体隔离的服装及运动鞋仓库，更加大了火灾面积及事故损失。
安全五点半观点：
这两个案例，前者是外部短路，后者是内部短路，起火后造成连锁反应，损失都不小，好在都疏散及时，没有出现人身伤亡。
锂亚电池火灾机理研究
001
前面事故案例里出现的“短路”是个很重要的关键词。当年做试验的时候，直觉的感受就是外部短路跟焊接似的，火花四溅，金属都熔融了。
002
由于锂亚电池负极直接采用锂金属，熔点只有180摄氏度，一颗电池爆燃造成的升温，就可能立即引发升温-热失控的连锁反应，锂金属遇水分还会生成氢气，进一步加剧危险。2013年波音787电池起火事件后，美国FAA曾专门进行过4800颗采用锂金属负极的一次电池燃烧实验以研究其特性，结果证实，一个很小火点或热源就足以引起大规模锂原电池火灾，并且泡沫灭火剂对抑制火灾基本无效，因为闷烧所辐射的热量也足以“点燃”相邻电池，因此热性能是制约其安全性的主要挑战，而军用电池的高倍率要求使其结构设计上有意增加正负极反应面积，一旦出现热失控，爆燃“威力”更为惊人。
FAA实验结果，上为5000颗锂离子电池，下为4800颗锂原电池（报告里描述为Lithium-metal 锂金属电池）。
003
《化学电源》中描述，Li-SOCl2电池在短路重负荷放电时。Li-SOCl2电池放电产物是LiCl、SO2和S，其中SO2和S主要溶解在电解液中。SO2也可由SOCl2缓慢分解产生。当电池短路时，电池温度升高，引发Li和S的放热反应。
004
Li2S在145℃下又可与SOCl2发生剧烈放热反应 。这两个反应很可能是在短路条件下爆炸的触发反应。另一个引起爆炸的原因可能是Li的欠电压电沉积，即电压不足就发生锂的还原电沉积，形成LiC嵌入化合物，这种嵌入化合物很可能与SOCl2或放电产物S发生剧烈的放热反应，从而导致热失控引起爆炸。过放电也是引发电池爆炸的又一个因素。
005
如果LiCl堵塞严重，也可能发生Li+还原，在正极上沉积的锂形成枝晶，造成短路。Li与S反应，发生爆炸性反应。放电产物SO2也可在负极发生电化学氧化反应，而生成的Cl2O是一种十分不稳定的爆炸性物质。
《锂亚硫酰氯电池产品规格书》提到两点对韩国Aricell的锂亚电池火灾事故有启发：
（1）不要把电池同项链、发夹、硬币或螺丝等金属品一起放在兜中或包中，也不要把电池同上述物品一起储存；（2）当电池无序堆积时，它们的正极和负极可能会短路，在给其他电池充电时消耗一些电池，从而导致爆炸。
《NASA锂亚硫酰氯电池安全考量因素》，框架清晰：
关于韩国电池厂火灾分析的结论：
韩国电池厂这次火灾，事发电池是功率型锂亚电池（爆发力强），且有消息说是军用电池，而不是容量型锂亚电池（耐力强），有关事故的分析如下：
001
6月25日公开的监控视频显示，成排的电池密集地置于白色方形外壳中……。为何采取这种摆放方式？中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室博士孟祥东解释称：“这是为了追求更高的能量密度。（工厂）堆叠数量，将圆柱形锂离子电池通过串并联的方式集成为电池模块。所以我们看到的白色正方形，实际上是一个完整模块，内部包含多个小电池单元。”孟祥东也指出了这种设计的潜在风险：“一旦其中一块电池发生热失控，由于其密集的摆放方式，热失控电池会向其周围电池传递热量，引发模块内的热失控传播，导致火灾迅速扩散。”
——安全五点半观点：这种摆放很常见，很多时候就是成本、效率和安全的博弈。
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2023年在AriCell打过工的中国金姓留学生向界面新闻透露，锂电池的两端碰撞会发热，因而“擦电池”工作最为危险，在其工作期间就发生过两次“小炸”事故。另外，电池里的电解液异常刺鼻且对身体有害，员工需定期检查身体。
——安全五点半观点：来自一线的声音很有参考价值，“锂电池的两端碰撞会发热”就是比较典型的外部短路的情形。
003
在接受红星新闻采访时，孟祥东分析称：“第一次出现白烟，应该是有一块电池发生了热失控。电池内部反应产生的烟气通过电池安全阀释放。紧接着由于热失控电池传递的热量导致其相邻电池也发生了热失控，烟气更大了。”他解释称，热失控通常发生在热、电和机械等滥用条件下，如环境温度过高、过充或过放、碰撞挤压等。孟祥东表示，此时电池内部材料之间发生化学反应并放热，同时产生气体。这些反应将导致新的副反应发生，形成恶性循环。电池热失控时表面温度升高极快，最高能达到1000摄氏度，内部可燃气体达到耐压极限时，电池的“安全阀”会被冲开。随后，可燃气体释放而出，遇到点火源或高温物体后，发生起火爆炸。
——安全五点半观点：电池热失控是现象，什么原因导致热失控呢？生产过程中由内而外的热失控很少见，但是外部短路的情况却常见。
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Daejeon University火灾与防灾学教授Kim Jae-ho表示，火势蔓延得太快，导致工人无法逃生。他表示："这样的电池材料十分易燃。与其他材料引起的火灾相比，人们通常没有足够的时间作出反应。"
——安全五点半观点：我们看看监控录像，火灾发展得确实特别迅猛，一是烟雾多，二是热失控电池迸射造成快速蔓延。
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在此期间，有员工手持干粉灭火器试图扑灭火势，但遗憾的是，火势并未得到有效控制。孟祥东指出，电池内部化学反应会释放出大量的热量，而干粉灭火器的冷却效果并不理想，“而且这个模块内电池间紧密接触导致散热条件比较差，热量容易积聚。”
——安全五点半观点：锂电池行业专家陈朝阳建议：用水凝胶灭火毯一盖，明火就灭了。再连同水凝胶灭火毯覆盖的货物移动到户外，继续射水灭火就可。
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“由于担心再次发生爆炸，（我们）很难进去。”法新社援引一名消防员的话称，他们确定无法用水灭火，“我们使用的是干沙子”。
首尔大学消防工程学教授哈姆称，可以使用液氮等冷却剂来灭火，但购买大量冷却剂并部署足够数量的冷却剂来扑灭大规模火灾的成本非常高。
——安全五点半观点：单个锂亚电池含金属锂比较有限，有大量水还是可以搞定。但是面对大量的锂亚电池时，参考之前提到的孚特公司事故案例，确实容易造成更严重的后果。
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警方计划，将调查重点放在查明准确的最初起火点上，由此查明起火原因，与其他部门共同展开联合调查和鉴定。韩国警方24日成立了由130多人组成的调查本部，以彻底调查此次火灾事故。
——安全五点半观点：希望早日出正式的调查报告，而不是以电池热失控为理由草草了事。
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综上，安全五点半的研究形成几个观点：
（1）韩国Aricell电池火灾事故属于锂亚电池事故，与常见的锂离子电池不一样；（2）从过往事故案例看，锂亚电池热失控概率较低，但是引发后果很严重，功率型锂亚电池尤甚；（3）烟雾很致命，有效的报警、通风很重要；（4）处置人员有防护，其他人员及时疏散、可以减少伤亡；（5）单个锂亚电池热失控可以用大量水（消火栓、水箱等）处置，量多建议用水凝胶灭火毯控制后转移。
靠山屯的话：
新能源领域的火灾事故会呈上升趋势，因此研究新能源领域的消防安全非常迫切和必要。减少现场锂电池（相关材料）数量、更严格地遵守操作规程等，是消防防减灾的重要内容。
韩国火灾的警示是：快速火灾或超快速火灾，往往导致现场人员伤亡，因此在火灾应急中要第一时间迅速发出警报、撤离非必要人员，灭火应放在第二位考虑。
靠山屯闲话
既往不恋，当下不杂，
未来不迎，纵情向前。
屯主微信号：ifire-ta