国网湖南防灾减灾中心邓捷：磷酸铁锂储能电池防复燃抑爆灭火技术

发布时间：

2025-10-20 00:00

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概要：

10月10-12日，由中国电池工业协会主办的IBIE2025电池博览会同期会议2025中国国际电池应用大会暨第三届中国国际新型储能发展峰会在深圳召开。国网湖南电力防灾减灾中心电网防火和安全电池室邓捷博士，介绍了《储能磷酸铁锂电池高效安全防复燃抑爆灭火技术》。

邓捷指出，随着“双碳”目标的推进，风电、光伏等可再生能源大力发展。然而，风电和光伏具有较大的波动性，因此需要建立大规模的储能设施。磷酸铁锂电池储能作为迅速发展的新型储能技术之一，其市场规模增长迅猛。但铁锂电池存在安全隐患，在内外部短路、过充过放等故障及热源作用下，易发生热失控，释放大量氢气、一氧化碳等易爆气体，从而引发火灾和爆炸。

近年来，全球范围内预估发生了100余起起火爆炸事故。自2022年起，国家工信部陆续发布《关于推动能源电子产业部门的指导意见》，明确提出支持发展储能系统高效清洁灭火技术。

邓捷强调当前储能磷酸铁锂电池灭火面临三大难题：

1. 快速低毒性灭火难，单个磷酸铁锂电池储能舱的火焰功率能达到10GW，容量是电动汽车的60倍以上，且电池火为气液复合燃烧。热量通过热传导、热辐射和热对流迅速传递至相邻电池，火势会在短时间内蔓延至整个电池舱，蔓延速度极快。现有灭火剂虽灭火速度较快，但会生成大量毒性气体，如氟化氢。

2.防复燃难度大：兆瓦时级锂电池储能舱能量高达10GJ，与传统火灾不同，电池热失控是电化学反应，无需氧气即可自发持续。储能站火灾扑灭后，复燃概率极大。例如2025年美国加州储能电站火灾，首次扑灭后发生两次复燃，持续燃烧时间超过6天。

3.防爆难，尽管磷酸铁锂电池热失控不产生氧气，比三元电池安全性略高，但热失控会产生大量可燃气体。当大量可燃气体堆积到一定浓度时，极易发生爆炸。

针对现有灭火技术，陈宝辉分析到，水及水基灭火剂，含有离子的水具有导电性，误喷、泄露都会导致电气绝缘破坏，进而诱发火灾。

如2021年澳大利亚因冷却液泄露造成火灾，2022年青岛某储能集装箱调试时误启动高压细水雾灭火系统引发火灾。本实验室率先开展带电灭火技术研究，前期进行了100万伏的水雾带电灭火技术实验。水雾雾滴越小，绝缘强度越高，但喷到设备表面形成水流后会具有导电性。电池开阀后，电解液中的锂盐和石墨等导电混合会诱发电弧，再次引发起火和爆炸，同时水和电池反应会生成有毒气体，引发次生灾害。

含氟灭火效果有限且有毒性，七氟丙烷和全氟己酮灭火剂的灭火吸热性能有限，存在局限性。

海南和英国安装的七氟丙烷灭火系统，启动后未能有效扑灭火灾。而且含氟灭火剂在灭火过程中会生成剧毒的氟化氢气体，危害现场人员安全。为对比不同灭火剂效果，我们采用底部加热、串联10个电池的方式，选用全氟己酮、细水雾、液氮进行对比灭火实验，且保证用量和灭火剂容量相同。

实验结果显示，细水雾在3秒左右灭明火，最低温度达到55.5度，但灭火后因水导电出现拉弧现象，约210秒后复燃；全氟己酮灭火用时140秒，灭火初期有明显助燃现象，峰值热释放速率达1366kW，比细水雾强5倍左右，灭火后发生3次复燃，峰值氟化氢含量超过1000ppm，达到半致死浓度；液氮保存温度为 -196度，冷却效果好，灭火过程中电池最低温度为-69.4度，灭火时间约4秒，但持续冷却效果较差，气体挥发速度快，灭火253秒后发生复燃。

高效安全防复燃抑爆灭火技术

1. 研制含氟高效灭火剂，含氟电负性离子可高效捕获燃烧自由基，中断燃烧反应。与全氟己酮相比，在单独实验室做的单体实验中，明火扑灭时间缩短76%。

2.开发高效抑爆技术，实现同管网喷射、同储管存储，降低成本。后续开展的运维实验显示，每天耗电量为0.0287度电，整体功耗较低。

针对锂电火灾快速灭火难、易复燃、抑爆难题，本技术具有以下优点：含氟高效灭火剂可快速扑灭明火；有效防止热失控反应引发复燃；持续抑制电池热失控可燃气体的爆炸。

项目团队开展的模组级灭火试验表明，明火灭火速度为2秒，且未发生复燃。相关技术装置通过第三方机构检测，灭火剂生物毒性、腐蚀性均符合环保要求。

考虑到电池起火场景，分为运输途中和投运过程。运输途中项目系统没电无法工作，为此团队研发了模组级灭火模块，放置在电池PACK中，可通过感温自动启动，无需外部电源，能在运输、运行、检修各环节实现灭火。同时，开发了单舱灭火装备，可实现整个舱的防护。进而研发的整站成套装备，能为约400平的站提供防护，运输距离约400米，后续将进一步研究，争取达到800米的运输距离。目前，灭火装置已在多个储能工程应用，效果良好。

最后，邓捷介绍电网防灾减灾全国重点实验室是国家电网公司专门从事电网防灾减灾技术研究的实验室，依托国网湖南省电力公司，主要开展电网防冰、防火等研究和技术推广工作。多年来承担重大科研项目数十项，作为第一单位获得国家科技进步一等奖、国家技术发明二等奖、中国专利金奖各1项。

储能电池安全测试实验室，可进行不同层级的电池燃烧、爆炸以及过充电池灭火测试，无论何种系统都能在此进行灭火测试。欢迎大家来我们实验室指导，共同探讨储能电池消防安全问题。

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