鋰電池儲能電站火災與消防安全防護技術綜合研究

陶致格，朱順兵,2，侯雙平，李 可，王 赫

（1南京工業大學安全科學與工程學院；2江蘇省危險化學品本質安全與控制技術重點實驗室，江蘇 南京 211816）

自“十三五”計劃執行開始，我國新能源儲能領域全面進入從研發示范到初步商業化的變革階段。在技術裝備研發和示范項目建設等層面，我國已經取得了具有實質意義的進步，并且市場應用規模也在穩定增長[1]。由于電化學儲能技術在其適用區域上的局限性較小，它在電力供應和用電兩側都可以用來實現能源的可控調度，我國已經開始了大規模鋰電池儲能電站的建設。據國家能源局新能源和可再生能源司數據顯示，2023 年1～4 月電化學儲能投運項目共73 個，裝機規模為2.523 GW/5.037 GWh，裝機功率較去年同期(374.4 MW)增長577.1%。其中磷酸鐵鋰儲能項目高達69個，裝機規模為2.52 GW/5.019 GWh。電化學儲能電站裝機容量在2023 年上半年均大幅增長以滿足雙碳計劃的要求。因此，為保障大規模儲能電站更加安全穩定運行，必須針對目前儲能電站最迫切解決的火災消防問題開展研究[2]。隨著研究的不斷深入，人們發現鋰電池安全防護技術方面，水有著優異的滅火性能和環保特性，含添加劑細水霧也可以對滅火效果起到顯著的提升[3]。用于儲能電站消防的常用氣體滅火劑有全氟己酮、七氟丙烷、二氧化碳等，但是氣體滅火的缺點也常被詬病，所以科技工作者開始探究氣體-細水霧協同滅火的有效性，并總結出協同滅火在撲滅儲能電站火災的相關策略。

本文基于鋰電池儲能系統的特點，從火災探測預警系統出發，分析鋰電池儲能電站火災常用滅火劑與滅火機制，最后選用氣體-細水霧聯合滅火系統，構建多層協同預警滅火系統，實現對儲能電站火災的精準預警和快速滅火，探究一種高效率的儲能電站火災消防系統。

1 鋰電池儲能艙消防預警策略

1.1 火災探測系統

煙感/溫感探測器。煙感探測器內部運用了離子式煙霧感測技術，其功能表現優于氣敏電阻形式的火警報警器。另外，溫感探測器采用熱敏元件進行物理性質的轉換，能對異常溫度以及溫度速率等變化進行響應，然后把溫度數據轉化成電子信號，進一步通過報警設備發出警告。針對傳統艙級電氣火災，在集裝箱頂部及內部空間可選擇性地安裝部分煙感/溫感探測器，通過監測煙霧濃度和溫度來實現艙級電氣火災的防范[4-5]。

在儲能系統中如果鋰電池使用不恰當會發生熱失控，隨著熱失控進一步惡化，可燃氣體會逐漸加速溢出，且在鋰電池發生爆破時，可燃氣體瞬間大量噴出，并伴有大量煙霧產生。當某一種可燃性氣體的體積分數發生變化時，該數據會被可燃氣體傳感器轉化為對應的電信號并進行報警處理?？扇細怏w傳感器用于艙級布置，當檢測到一定濃度的可燃氣體時，聯動預制艙排煙風機進行排風，從而降低艙內爆炸濃度。

可燃氣體探測器具備硬接點和RS485 等不少于兩種通信接口，其一路信號會被發送至BMS 進行解析，發出告警、斷電，開啟風扇及預制艙外警示燈并以此反饋給監控系統。同時，另一路信號會傳給火災報警控制器，并觸發滅火系統?？扇細怏w探測器能在鋰電池發生明火之前探測到電池熱失控現象，但依然滯后于電池溫度。

傳統的感溫探測器、感煙探測器和可燃氣體探測器在極早期檢測火災隱患方面存在困難，只有在火勢達到一定程度且生產出大量濃煙時才能探測到。這種延遲探測通常會錯過處理火災的最佳時間，對設備產生無法彌補的損害。

1.2 極早期火災探測

溫度傳感器。鋰電池火災首先是升溫，然后是初爆、漏液、火災，將鋰電池儲能火災控制在電池箱(Pack)級別是保障整個儲能系統安全的重要一環。要想實現Pack 級火災安全防控，首先需要利用傳感器精準識別鋰電池熱失控發生情況。溫度傳感器成本低、維護簡單，因此選擇合適的溫度傳感器進行Pack 級布置，能實現發生熱失控鋰電池的精準定位，以及鋰電池儲能系統Pack預警效果。

極早期火災探測器。即使在火勢剛開始還未產生可見煙霧的階段也能夠及時偵測出火警的發生，為應對火災隱患提供4～11 h 的預警時間。這有利于為熱失控的電池組進行中斷運作和降溫等措施，防止異常情況升級為火災。極早期火災探測器應用于超前探測電池組熱失控前的異常狀態，并將極早期探測器的火災警報聯動BMS 切斷電源，激活細水霧自動滅火系統，并施行噴水霧降溫措施。

2 鋰電池儲能電站滅火劑及有效性研究

滅火劑的作用機理主要有隔離、窒息、冷卻和化學抑制四種方式，鋰電池火災三角形如圖2 所示。此外，鋰電池儲能電站火災是一種非常復雜的火災類型，因此設計理想的鋰電池火災滅火劑是一項艱巨的任務。

圖1 鋰電池火災三角形Fig.1 Lithium battery fire triangle

圖2 F-500分子結構、球形微胞圖Fig.2 F-500 spherical microcell, molecular structure diagram

滅火劑根據物理狀態分為干粉、水基滅火劑、氣體滅火劑和氣溶膠滅火劑。雖然其種類繁多，但適用于鋰電池模組能使其快速降溫的滅火劑種類較少。目前滅鋰電池火災最常用的滅火劑以及滅火效果相對較好的有水基型滅火劑和潔凈氣體滅火劑。

2.1 鋰電池火災水基型滅火劑應用研究

在國內外已經開展了大量針對鋰電池火災的滅火實驗，通過分析滅火以及冷卻效果來判斷各種類型的滅火劑的適用性，據研究顯示，滅火劑的冷卻功效是阻止電池內反應鏈以及阻止電池因溫度失控而導致的火勢蔓延和復燃的關鍵。在各類滅火劑中，細水霧的效果尤為突出，對環境的破壞較輕，但是其缺點是需要大量的水源以及較長的滅火時間。而純水細水霧滅火在滅火機理方面仍屬于物理作用滅火，它的局限性主要表現在滅火效果和應用范圍上。學者們研究了各類物質與細水霧協同滅火的效果，進而彌補純水細水霧的不足。研究結果均表明，含添加劑的細水霧對鋰電池火災的抑制效果明顯較好。

（1）協同滅火作用。張博[6]、朱明星等[7]開展了在受限空間內含添加劑細水霧的滅火實驗。經實驗證實，使用加入堿金屬鹽和表面活性劑的高壓細水霧進行滅火，其比純水細水霧滅火效率更高，滅火時間大大縮短。這說明二者在滅火過程中起到了協同作用，極大地提升了滅火性能。

（2）最佳質量分數。張青松等人[8-10]提出的鋰電池火災降溫指數模型，利用鋰電池熱失控行為平臺進行了不同添加劑細水霧對鋰電池熱失控的抑制實驗。研究分析了溫度變化趨勢、最大溫度及最大冷卻速率三個因素，以確定添加每種添加劑后的溫度下降指數。研究結果顯示，加入添加劑的細水霧對熱失控情況的抑制作用有明顯提升，但表面活性劑類的作用效果較無機鹽類添加劑稍遜一籌。添加劑之間存在協同作用，為了使滅火效果達到最好，添加劑存在最佳質量分數。

（3）噴灑時機。抑制鋰電池火災不僅要選擇合適的滅火劑，噴灑時機也需考慮其中，Liu 等[11]研究了細水霧對磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、三元鎳錳鈷為正極材料的三種18650 型電池的抑制效應，結果表明，含5% NaCl的細水霧比純水細水霧具有更好的熱失控抑制作用，且提出了噴灑時機影響因素。

2.2 細水霧添加劑應用研究

純水細水霧滅火的滅火機理依然是物理作用滅火，其主要局限于滅火效果和適用范圍。為了優化細水霧的滅火效率，科研人員鑒于添加劑的物理和化學特性能提升細水霧滅火性能的理論[12-15]，對各類添加劑在配方、工藝、使用方法等方面影響細水霧協同滅火的效果進行了研究。而對滅火劑的研究不僅僅局限于提升細水霧的基本滅火性能，同時也著重于提高環保特性，開發新型材料。

國內外對于細水霧添加劑的研究，主要集中于鹽類物質及表面活性劑，分析物質對各類火災的抑制作用。

（1）鹽類物質。王青松等人[16]通過對含有KHCO3和K2C2O4·H2O 添加劑的細水霧進行火災試驗得出含鹽添加劑的細水霧表現出更好的冷卻和抑制效果。

（2）表面活性劑。Mallick等[17]指出水是一種良好的汽化冷卻介質，表面活性劑作為水基添加劑可以減少熱量傳遞，防止熱失控傳播，引燃周圍電池。程相靜等人[18]分析了各類添加劑的作用機理，用傳熱學理論對電池熱失控后的能量傳遞進行定量計算，實驗結果表明對于FC-4(氟碳表面活性劑)而言，可以熱輻射和熱對流兩種方式來增加鋰電池熱失控后的能量的傳遞。FC-4 屬于氟表面活性劑的一種，主要的作用是降低霧滴的表面張力，在相同的實驗工況下霧滴粒徑減小更易蒸發吸收更多的熱量，降低環境溫度以及表面溫度進而阻斷熱失控的傳播，達到持續抑制鋰電池火災的效果。SDBS(十二烷基苯磺酸鈉)和三乙醇胺這兩種添加劑主要促進熱傳導形式的能量傳遞，對熱輻射和熱對流這兩種形式的能量傳遞起到抑制作用。劉惠平[19]實驗結果表明濃度為1.5%的陰離子表面活性劑SDBS 可以增強細水霧的吸熱性能，提升細水霧對老化的18650型鋰電池熱失控火焰的抑制效果。

（3）復合組分滅火劑。為了進一步提升滅火性能，綜合鹽類物質及表面活性劑的化學、物理抑制作用，學者們對物質進行復配，研究優化復合組分滅火劑的配比、濃度等，以尋找高效、清潔、環保的新型滅火劑。王赫等[20]以三元鐵鋰電池火焰為研究對象，在受限空間內對比了高壓細水霧與含添加劑的高壓細水霧滅火實驗，結果表明添加復合組分添加劑的高壓細水霧滅火時間明顯縮短，復合物質存在協同滅火作用。Xu 等[21]、Wang 等[22]以18650型鋰電池為研究對象，開展細水霧滅火實驗，并測試了滅火劑的理化性能，發現加入復合添加劑后溶液的表面張力明顯降低，噴霧粒徑減小，比單一添加劑表現出更好的冷卻性能。得出添加劑可作為有效的滅火介質，提高細水霧滅火系統的滅火效率。程相靜[18]開展不同種類添加劑、不同濃度梯度抑制18650 型鋰電池熱失控實驗，得出NH4H2PO4、KHCO3主要影響電池間的熱對流，三乙醇胺、十二烷基苯磺酸鈉主要影響電池間的熱傳導，FC-4、NaCl主要影響電池間的熱輻射。

FAA(federal aviation administration)[23]指出水基滅火劑抑制效果要優于非水基滅火劑。由于細水霧粒子顆粒較小，火場中的細水霧粒子容易受外界條件影響，導致部分霧滴不能穿越火羽流抵達火焰根部和燃燒物的表面，這就降低了細水霧對火焰的抑制效果。但是如果加入合適的滅火介質，這個問題就能得到改善，并且可以使滅火效果得到進一步的提升。

F-500微胞囊滅火劑是一種優質滅火劑，F-500分子結構、球形微胞如圖2所示。F-500滅火劑與水混合后，其分子非極性端向外排列，捕獲可燃物分子以及輻射熱，快速吸收火場熱量，中斷自由基鏈式反應，同時形成微胞囊包裹，起到隔絕氧氣作用。此外，F-500 可以降低溶液的表面張力，增強霧滴的滲透力，實現快速降溫效果。Yuan 等[24]測試了3% F-500溶液與純水細水霧對磷酸鐵鋰電池的滅火效果和冷卻能力。實驗結果表明，根據降溫值計算，3% F-500溶液的冷卻能力是純水細水霧的3倍。冷卻效果是抑制火災的重要因素之一，不僅可以快速熄滅電池火焰，也能防止熱失控的大規模傳播。

2.3 含添加劑細水霧滅火機理

添加劑的主要作用是改變水的性質，從理化性質方面可以分為物理性質和化學性質[25]。通常將能改變水物理性質的添加劑稱為物理添加劑(主要為表面活性劑)，物理添加劑具有增加水的汽化吸熱、潤濕能力，水可以通過自身的汽化反應吸收更多熱失控電池火焰放出的熱量，從而降低熱失控電池以及鄰近電池組的溫度。降低水霧的附著力、表面張力可以減小水霧顆粒之間的相互作用，使細水霧顆粒表面積更大，分布更加均勻，提高吸熱能力。

能改變水化學性質的添加劑稱為化學添加劑(主要為化學鹽類物質)?；瘜W添加劑反應可以在一定溫度下發生分解反應釋放含氮化合物。惰性氣體含量的突然增加可以降低反應區內氧氣的體積分數，使可燃物與氧氣隔離，達到窒息滅火的效果。添加劑終止燃燒鏈式反應主要是離子型化合物，它分解出的金屬離子能在火焰中吸收鏈式反應產生的自由基，使自由基的數目減少。因為自由基數量的大量減少，導致分子間反應變弱，鏈式反應最終停止，火焰熄滅，達到滅火的效果。含添加劑細水霧抑制鋰電池火災滅火機理如圖3所示。

圖3 含添加劑細水霧抑制鋰電池火災滅火機理Fig.3 Mechanism of suppressing lithium battery fire extinguishing by water mist containing additives

2.4 鋰電池火災氣體滅火劑應用研究

氣體滅火劑憑借其高效清潔等優點得到廣泛應用，目前研究較多的是七氟丙烷以及全氟己酮氣體滅火劑[26-27]。

（1）全氟己酮能夠快速滅火，但鋰電池易復燃，細水霧滅火裝置滅火效果顯著，但用水量大。謝卓衡等[28]搭建了可以一個觀測鋰電池燃燒及抑制的實驗平臺，運用電加熱的方法使其發生熱失控。比較了全氟己酮和細水霧滅火設備在冷卻和撲滅鋰電池火焰上的效果，并在各種工況下記錄了滅火所需的時間、最高溫度、質量損耗和滅火速率。實驗結果顯示，標準的全氟己酮滅火設備能夠快速撲滅鋰電池火焰，但是隨著滅火劑在箱體內濃度降低，熄滅火源后的60 秒內，鋰電池會再次燃燒；盡管細水霧滅火設備在撲滅火源上表現良好，且沒有發生再燃，但是其所需水量太大。

（2）全氟己酮可快速滅火，但存在一定的抑制作用。趙光金等[29]選取了磷酸鐵鋰電池模組作為研究對象，搭建了艙級實驗平臺，并用1 C的電流使電池模組過度充電，使其熱失控并引發火災。簇級和艙級釋放全氟己酮的滅火實驗。然后對抽取的氣體及溫度數據進行分析，對比了簇級和艙級釋放的全氟己酮在抑制磷酸鐵鋰電池模組火災方面的效果，并在此基礎上提出了如何高效地使用滅火劑；蔡興初等[30]則是通過優化全氟己酮氣體在磷酸鐵鋰電池儲能電池艙的滅火方式，結合了“局部應用”和“全覆蓋應用”的滅火方式，并通過模型實驗驗證其滅火效果。Liu 等[31]研究了在大容量鋰電池發生火災時，全氟己酮的抑制效果，采用0、0.5 kg、1.0 kg、1.5 kg、2 kg五種劑量的全氟己酮滅火劑。研究表明，隨著全氟己酮藥劑劑量的增加，電池上表面和底部的峰值溫度先緩慢升高后迅速下降。全氟己酮藥劑首先表現出負抑制作用，然后隨著劑量的增加轉化為抑制作用，這種抑制作用隨著劑量的增加而逐漸明顯。

3 鋰電池儲能電站滅火系統研究

鋰電池儲能電站的火災，主要是由于鋰電池內外溫度超出正常范圍，從而觸發鏈式燃燒反應。所采用的滅火劑必須以熄滅火焰和降溫為目的，也就是要在鋰電池發生熱失控的初期，就控制火勢，避免進一步演變為大范圍的火災。根據鋰電池儲能電站火災事故的特點，需要滅火劑能夠應對A、B、C類火源，即具備強大的冷卻降溫功能，以防止持續發生鋰電池熱失控和復燃，而且還要能抵擋三維立體噴射火的沖擊力?，F有的滅火劑還存在許多問題和不足，例如性能較差，冷卻效果有限，導電性強，需求量大，產生有毒有害氣體和易于復燃，這些問題目前仍沒有找到滿意的解決方法。

全氟己酮與七氟丙烷都比較適合用于鋰電池儲能電站火災滅火。全氟己酮藥劑價格相比七氟丙烷較高，導致建設成本較高，但由于其滅火效果好，吸熱能力強，仍然優先推薦選擇全氟己酮氣體滅火。

高壓細水霧能快速給燃燒模組降溫，極大程度上杜絕了模組之間的熱失控。經過實驗驗證15 分鐘內的細水霧一般不會影響電池使用。雖然細水霧系統對電池模組的損害很低，但是高壓細水霧的成本比較高。

目前鋰電池儲能電站缺乏明確有效的滅火技術、合理可行的解決方案，為了提高滅火劑在火災抑制和冷卻效率方面的能力，在現階段工程中推薦使用七氟丙烷、全氟己酮和細水霧滅火系統，同時采用協同滅火、火災探測管結合通風和防爆技術的手段。

3.1 消防滅火控制方案

傳統的消防方案、單一的氣體滅火很難抑制電池的復燃，建議采用氣體-細水霧聯合滅火系統作為鋰電池儲能電站的消防控制方案，如圖4所示。

圖4 氣體-細水霧聯合滅火系統消防控制方案Fig.4 Fire control scheme for gas water mist combined fire extinguishing system

3.1.1 全淹沒七氟丙烷聯合高壓細水霧滅火方案

系統布置：①每個電池箱內都提前預留好孔和空間，以便于監測模塊、霧化噴頭、線束、管道的布置。②電池箱(Pack)級保護，每個電池簇布置一個電磁閥，通過管道下接每個電池箱的霧化噴頭，各電磁閥上接一條管路接入消防滅火主機柜出來的主管路上。③電池艙級保護，消防主機除了接入每個電池箱的管路外，還有一路管路針對電池艙的全艙保護，每個電池艙上方另布置一個電磁閥，下接兩個霧化噴頭，進行艙級全淹沒式保護噴放。④細水霧管路布置在電池艙壁兩側，細水霧泵組布置在電池艙外的泵艙內或泵房內。

每個電池箱內安裝監測模塊(包含感溫、感煙、可燃氣體探測各兩個)和霧化噴頭，能精準并且迅速地判斷火災并傳遞火災報警信號[32-34]。柜式七氟丙烷氣體滅火裝置啟動，通過電池箱上安裝的霧化噴頭把七氟丙烷滅火劑直接打入相應電池簇的所有電池箱內，抑制電池箱內部發生的火災。在此同時，電池艙頂部的管道電磁閥也打開，噴頭噴灑七氟丙烷滅火劑進行艙級全淹沒式保護。當七氟丙烷滅火劑全部噴完，火災并未抑制住，高壓細水霧滅火主機再通過二次細水霧接口，對相應電池簇里每個電池箱繼續進行細水霧淹沒式降溫滅火。七氟丙烷聯合高壓細水霧滅火系統如圖5所示。

圖5 七氟丙烷聯合高壓細水霧滅火系統圖Fig.5 heptafluoropropane combined with high-pressure water mist fire extinguishing system diagram

3.1.2 全淹沒全氟己酮聯合高壓細水霧滅火方案

系統布置：①每個電池箱內都提前預留好孔和空間，以便于監測模塊、霧化噴頭、線束、管道的布置。②電池箱(Pack)級保護，每個電池簇布置一個電磁閥，通過管道下接每個電池箱的霧化噴頭，各電磁閥上接一條管路接入消防滅火主機柜出來的主管路上。③電池艙級保護，消防主機除了接入每個電池箱的管路外，還有一路管路針對電池艙的全艙保護，每個電池艙上方另布置一個電磁閥，下接兩個霧化噴頭，進行艙級全淹沒式保護噴放。④細水霧管路布置在電池艙壁兩側，細水霧泵組布置在電池艙外的泵艙內或泵房內。

每個電池箱內安裝監測模塊(包含感溫、感煙、可燃氣體探測各2個)和霧化噴頭，能精準并且迅速地判斷火災并傳遞火災報警信號。柜式全氟己酮氣體滅火裝置啟動，通過電池箱上安裝的霧化噴頭把全氟己酮滅火劑直接打入相應電池簇的所有電池箱內，抑制電池箱內部發生的火災。與此同時，電池艙頂部的管道電磁閥也打開，噴頭噴灑全氟己酮滅火劑進行艙級全淹沒式保護。當全氟己酮滅火劑全部噴完，火災并未抑制住，高壓細水霧滅火主機再通過二次細水霧接口，對相應電池簇里每個電池箱繼續進行細水霧淹沒式降溫滅火。全氟己酮聯合高壓細水霧滅火系統如圖6所示。

圖6 全氟己酮聯合高壓細水霧滅火系統圖Fig.6 Perfluorohexane combined with high-pressure water mist fire extinguishing system diagram

3.2 鋰電池儲能電站清潔高效滅火技術開發

3.2.1 鋰電池儲能電站滅火劑研發

目前采用將細水霧和氣體復合的滅火技術，噴出的細水霧可以對空間進行降溫，后又釋放氣體滅火劑，使HF 濃度降低。而在撲滅火焰的過程當中，全氟己酮會在溫度擊破550 ℃的閾值后分解，釋放出C4F8劇毒氣體以及CO有毒氣體。全氟己酮消防滅火系統啟動后，保護區域內必須保證無人滯留。全氟己酮極易和水發生反應，生成的酸性物質會對金屬部件及密封件有腐蝕性。在使用全氟己酮的各階段都須實施措施控制其中的水分比例，其對儲存環境有很高要求。為了保證當前及未來能源技術的安全性，迫切需要研發一種用于鋰電池儲能電站消防的理想滅火劑。

（1）理想滅火劑的發展方向。

鋰電池儲能電站的理想滅火劑應該是導熱、高度電絕緣和高效滅火，同時，理想的藥劑也應該低成本、低殘留且無毒、吸收煙霧、HF 和CO 等有毒有害氣體，與滅火劑的釋放方式、釋放時機、釋放劑量等滅火策略相結合的理想滅火劑是鋰電池儲能電站滅火最優發展方向。

（2）理想滅火劑研究中需要綜合考慮的功能及輔助性能。

滅火劑滅火功能具體包含了泡沫功能、乳化功能、阻燃功能[35]。泡沫功能主要是由發泡劑和穩泡劑協同作用的結果，在產生大量的泡沫同時也能保證泡沫不會在火焰中快速消失，泡沫的含水量也大大增加，對可燃物釋放出來的熱量進行吸收并且稀釋火焰區域的氧氣濃度。乳化功能主要是通過乳化劑“微包囊”對燃料進行包裹，將可燃物隔離，阻止燃料的供給，使得燃燒無法持續，達到滅火的效果。阻燃功能，水系滅火劑中水溶性阻燃劑的用量較少，形成隔熱層的阻燃機理無法應用到水系滅火劑，因此對阻燃功能組分選擇時應重點考慮產生阻燃氣體和中斷燃燒鏈式反應。

滅火劑輔助性能是滿足滅火劑在實際工程中的抗凍、防腐蝕等方面的要求。

對于抗凍性的考慮主要選用目前抗凍性最佳的乙二醇，但是由于乙二醇的化學性質容易造成火勢加劇，為了避免這種情況的發生，選用少量的無機鹽和乙二醇進行復配使用可以提高滅火劑的抗凍性，但是無機鹽的加入會增強水系滅火劑的腐蝕性，所以需要按一定比例復配緩蝕劑來提升滅火劑的緩蝕效果。

3.2.2 鋰電池儲能電站細水霧滅火系統設計

（1）細水霧對鋰電池熱失控和火災的控制能力、抑制機制研究。純水細水霧具有冷卻降溫、隔氧窒息、高速吹熄、穿透火焰、吸收和阻斷輻射熱的作用機理，含添加劑細水霧則具有降低細水霧中液滴的表面張力、泡沫滅火、阻斷燃燒鏈式反應的作用機理，其中，添加劑的物理滅火作用機理就包括使細水霧中液滴的表面張力降低以及泡沫滅火，而使燃燒鏈式反應阻斷是添加劑的化學抑制機理。

加入添加劑后細水霧的滅火性能得到有效提高，考慮到化學物質和添加劑的物理性能，有必要選擇具有最有效抑制作用的添加劑。此外在制備復合添加劑時，應充分考慮各種添加劑的優點。開展針對各種復合組分滅火劑對鋰電池組熱失控傳播的抑制以及滅火劑的抑制機理研究、進行滅火效果綜合評估。

（2）鋰電池熱失控和火災過程中細水霧場的變化趨勢和規律研究[36]。從動力學角度分析霧滴的空間運動軌跡，進一步探究細水霧在火場中的運動情況以及高溫環境下熱質交換過程，從而充分發揮滅火劑與滅火系統的協同作用。

（3）細水霧在不同通風條件、障礙物、電池容量尺寸下的作用規律和應用方案。

（4）設計儲能系統特定應用場景中專用中低壓細水霧滅火系統。

在處理大型鋰電池儲能模組火災時，使用1～2 MPa的低壓細水霧仍存在問題，那就是撲滅火焰所需要的時間過長，且無法有效撲滅表面之外的火焰。然而，當壓強增加，細水霧的覆蓋性和絕緣性都會有所提高，但這也會使得安裝成本快速上升。為了減少滅火設備的建設成本，并充分利用細水霧滅火系統在儲能系統消防中的作用，我們應當投入更多精力對含添加劑的中低壓細水霧專用滅火系統進行設計和研發。

4 結 論

（1）火災探測器可以對儲能電站電池艙火災做出早期預警。然而，只有等到火勢達到某個程度，產生大量濃煙后，傳統的溫感、煙感和可燃氣體探測器才能發揮作用。因此，建立極早期火災探測系統十分必要。

（2）現階段氣體-細水霧聯合滅火的方案比較適用于儲能電站的消防滅火系統，能夠有效撲滅鋰電池明火和持續降溫抑制復燃。

（3）細水霧添加劑的研究，目前主要集中于鹽類物質、表面活性劑及物質進行復配的復合組分滅火劑，含添加劑細水霧抑制鋰電池火災，包括物理和化學抑制作用。

（4）鋰電池儲能電站高效滅火劑的開發是現階段迫切需要解決的技術難題，同時需要加大含添加劑中低壓細水霧專用滅火系統的設計研發，最大限度地發揮細水霧滅火系統在鋰電池儲能電站火災消防方面的作用。