锂离子电池火灾调查方法研究

锂离子电池火灾调查方法研究

张景堯

（公主岭市消防救援大队，吉林公主岭136100）

摘要：现代社会生产生活中，锂离子电池应用较为广泛，但由此引发的火灾事故也屡见不鲜。根据多年火灾调查实践经验，本文主要总结出几种锂离子电池火灾调查方法，如现场调查询问、现场勘验取证、分析锂离子电池起火原因等，仅供参考。

关键词：锂离子电池火灾；火灾鉴定；现场调查；现场取证

引言：锂离子电池在我国大多数行业中得到广泛应用，可随之而来的火灾事故也不断增多，这是现代社会人们高度重视的安全话题。比如三星note系列手机电池起火爆炸事故、日本航空公司波音787客机电池起火事故、惠普笔记本电池起火事故等，都足以说明锂离子电池合理应用，安全使用的重要性。因此，锂离子电池火灾调查分析工作显得尤为重要，文章主要围绕调查方法展开分析，希望可以为相关业内人士提供参考与借鉴。

一、现场调查与询问

锂离子电池火灾调查过程中，可以通过现场询问、外部调查方法，了解现场火灾情况。锂离子电池的充电状态会直接影响到锂离子电池引燃情况：1、如果充电状态低于50%，若是遇到外部短路情况，电池不会迅速升温，所以并不会引发火灾；2、受到外部机械损伤、过热环境影响，导致电池起火，这一过程中也不会造成剧烈火情，所以不会出现爆炸情况。若是电池充电状态低于30%，即便是发生外部短路，也不会引发电池出现明显升温情况；3、如果电池受到针刺损伤，即便电池内部出现明显升温情况，其整体也不会发生热失控情况，所以不会出现火灾；4、若是电池处于高温环境中，达到180℃时，并且时间较长，会出现相对温和的热失控现象。5、如果充电状态接近0，则电池不会出现火灾危险性。但若是存在过充，则极易引发火灾[1]。

因此，在发生锂电池火灾时，调查人员需要先询问起火充电状态，以此为参考辅助判断锂电池火灾原因。比如，询问电池充电开始时间、充电状态、上次充电时间、设备实际应用情况等，全面分析、合理判断电池充电情况后，进一步开展火灾调查工作。

二、电池所处环境情况

在锂离子电池火灾调查中，可以深入分析了解电池放置环境，因为不同环境会导致电池出现异样，引发火灾，对此，相关工作人员可以从以下三个方面入手进行调查分析：

（一）机械损伤

调查人员在分析锂离子电池火灾情况时，应当深入分析、了解锂离子电池实际使用情况，主要关注其是否发生磕碰、跌落等情况，并深入研究、判断电池机械保护工作是否落实，尤其是遇到复杂工况时，机械保护能够牢固作业。如果电池受到坚硬、锐利物品磕碰，导致损伤，或者设备震动使得一些位置导体接触不好，最终引发电池局部出现过热情况，引发火灾。

（二）环境温度

如果锂离子电池放置在高温环境中，或者被动处于温度较高环境中，容易引发火灾。比如手机、充电宝等日常电子用品，若是放在暖气、掉入沙发角落等散热不佳区域，或者放置在阳光直射位置，导致高温暴晒[2]，都会引发锂离子电池内部隔膜过热分解，造成电池内部发生短路，最终出现热失控而引发火灾危害。工作人员在实际调查过程中，必须加强关注电池排布情况，分析其散热情况，若是火灾发生点是电池舱内部位置，则必须深入研究、判断、分析出是否是因为锂离子电池环境过热而引发的火灾。

（三）电池绝缘保护

如果是电动汽车发生火灾，需要找出同一型号车辆电池舱结构，进行对比分析出绝缘保护情况，以此作为火灾调查参考依据。

三、现场勘验取证

首先，若处于热失控状态，则锂离子电池内会出现高压可燃气体，并且伴随电池壳体破裂喷出，此种情况下，会导致电池本体出现较强推动力，造成电池脱离原始位置，甚至造成电池泄压阀等相关保护装置不发挥作用，当电池内压力过高时，极易引发壳体破裂，出现爆炸[3]。所以，故障发生点的电池并非处于起火点，调查人员需要注意这一点。

其次，分析锂离子电池热失控机理可知，故障发生点的电池内若出现短路情况，由此会产生一定热量，并作用于电池本身，导致电池内出现较强的热失控情况，直接损失电池能量。但是问题电池周围的电池会受到故障影响，温度提高到隔膜分解温度，引发热失控现象并加剧这种情况。所以，调查人员需要明确，锂离子电池引发的火灾，最严重区域往往并非起火电池位置。

最后，在明确大概起火点后，调查人员必须深入研究电池痕迹，找出电池先后发生热失控的证据，以此为依据判断火灾情况。

四、分析锂离子电池起火原因

经过上述分析研究可以找出故障点，而后进一步分析锂离子电池故障具体原因。如图1所示，该位置由于缺失大量铜箔，可能出现局部过热问题，图中是运用显微镜观察到的情况，其中存在两种缺口痕迹。

图1 电池内部故障点

工作人员通过观察、分析发现，缺口位置和周边颜色存在明显差异，并且缺口位置基本没有金属堆积，可以借助能谱进行分析，发现该缺口位置成分是铜、铝，说明该缺口不能作为判断依据。此外，还有一种缺口就是，存在大量金属堆积情况，并且金属堆积颜色和外围铜箔颜色一致，这可能是短路的熔痕。在研究判断中，相关工作人员可以利用扫描电镜，采用微观形貌分析确定该熔痕性质，发现此熔痕主要成分是铜

[4]，由此可见，该熔痕属于短路熔痕。此种情况下，可以充分说明起火部位的锂电池内存在短路熔痕问题，也证明是因为发生内部短路，而引发热失控起火故障，由此便可分析出锂离子电池具体起火原因。

五、电池使用历史

分析研究发现，锂离子电池如果出现过充电、过放电情况，则电池极板材料上会出现金属堆积情况，此种现象极易引发刺穿隔膜情况，造成电池正负极之间出现短路，即便是很小的短路也会影响电池性能，甚至导致电池无法使用，若是情况严重的短路，会引发连锁反应，造成电池内部发生热失控而出现火灾。此外，若是多次过充电、过放电，同样会在电池内部隔膜上形成各类缺陷，导致电池增加发生热失控危险性，如果电池经受高温环境，同样也会出现此种情况。因此，工作人员在调查锂离子电池火灾情况时，应当仔细询问、调查有关情况，明确掌握锂电池使用历史，如充放电周期、使用时间、使用习惯、有无机械损伤、使用频率、放置环境等[5]。

结束语：

综上所述，在调查锂离子电池引发的火灾情况时，工作人员可以利用多种方法进行调查，如现场调查与询问、了解电池使用历史、分析锂离子电池起火原因、现场勘验取证、了解电池放置环境等，为消防人员开展救援工作提供科学依据，同时也及时解决由锂离子电池火灾引发各类经济纠纷、社会矛盾等问题。

参考文献：

[1]孙均利， 锂离子电池引燃特性及其残留物痕迹特征研究. 河北省，中国人民警察大学，2019-01-08.

[2]孙均利，顾琮钰，卞昶等.离子电池过充热失控实验及其残留物分析[J].消防科学与技术，2018，37（10）：1446-1449.

[3]张斌， 锂离子电池火灾现场勘查及物证鉴定技术的研究. 天津市，公安部天津消防研究所，2018-09-05.

[4]孙均利，陈捷，顾琮钰等.不同荷电状态下锂离子电池外热实验与分析[J].消防科学与技术，2017，36（12）：1728-1731.

[5]张怡，王立芬，吕忠等.锂离子电池火灾特性及痕迹鉴定技术[J].中国安全科学学报，2017，27（11）：18-23.

作者简介：张景堯（1986-），男，汉族、吉林公主岭人，本科，技术十级，从事消防工作。