新能源汽车锂电池组火灾防控痛点及精准灭火对策研究

引言

锂电池组广泛应用于电动汽车、储能系统等领域，然而其高能密度特性和复杂的热管理要求使其在工作过程中面临较高的火灾风险。热失控现象在锂电池组中常常由于电池材料的微观不稳定性、外部因素（如过充、短路、挤压等）以及结构设计的局限性引发。当前，大多数火灾响应体系依赖于传统的灭火方法，如水基、干粉灭火剂等，然而这些方法在面对锂电池特有的高温、内源供氧等复杂燃烧特性时表现出明显的适应性不足。

一、锂电池组热失控诱因的演化机制与系统表征

（一）锂电池组高能密度结构的热失控风险特征

高比能锂电池在微观层级面临材料稳定性不足与宏观结构热管理能力受限的双重挑战，极易在挤压、短路、过充等诱因作用下引发局部热聚集现象。当热失控链条启动时，虽紧凑设计提升了体积利用效率，但因热扩散路径狭窄，缺乏缓冲机制，使局部热异常迅速席卷整个模组。同时，目前主流热管理系统多为被动响应，缺乏对初始失控点的主动识别与阻断机制，难以在关键时间窗口内开展有效干预，进一步加剧热失控的连锁反应。

（二）火灾发展过程的非线性演化与突发性表现

锂电池火灾的演化路径并非线性可控，而是受电解质分解、气体释放、壳体破裂等物理化学过程耦合驱动，呈现强烈非线性突变特征。其局部温度在毫秒级时间内可骤升至千摄氏度以上，形成剧烈爆燃态势，并伴随有毒气体释放及高强度热辐射输出。常规火情监测手段因难以实时捕捉热失控前驱信号，难以实现预警响应。同时，其非平衡燃烧特性对火情预测精度与系统应对能力提出了高度适应性挑战。

（三）传统灭火方法在锂电火灾中面临的适应性困境

常规水基或干粉灭火手段对锂电池火灾表现出显著的不适配性，部分介质在高温下甚至可能与电池材料产生副反应，形成二次燃烧风险。目前灭火设备普遍缺乏穿透电池组内部燃烧核心的能力，难以实现灭火剂对起火源头的精确投送，导致灭火效率受限于舱体结构复杂度与热源隐蔽性。同时，由于电池舱体通常具备较高密封性，初期火势常被掩盖，灭火介入时机被显著延迟。根本原因在于当前灭火机制并未围绕锂电池热化学燃烧特性构建针对性解决方案，缺少能有效适应复杂热流与化学反应环境的定向、高效、低副作用灭火系统，从而难以实现真正意义上的“精准灭火”。

二、现有火灾响应体系的技术滞后性与结构性掣肘

（一）缺乏覆盖全生命周期的火灾风险评估体系

锂电池全生命周期中潜藏多重火灾风险因子，包括原材料波动、制造缺陷、模组老化及运输冲击等。然而现行风险评估体系多聚焦运行阶段，忽略时间累积性与系统性风险源，难以及时识别深层隐患。同时，评估机制缺乏统一尺度与建模方法，仍以经验判断为主，高维感知数据未能充分用于动态风险推演，使预测准确率与干预前瞻性受限。

（二）火情感知能力不足导致处置响应滞后

由于电芯内部温差大且燃烧起点隐蔽，传统温控系统极难捕捉早期升温异常，而现有传感器布局疏、灵敏度弱、环境适应性差的问题使得报警严重滞后于临界失控点。此外，感知数据与整车控制系统之间协同不足，未形成闭环响应机制，导致处置操作常滞后于燃烧成形，削弱整体抑制效果，甚至错失关键控制窗口。

（三）缺少面向锂电火灾特性的专用精准灭火技术

当前灭火技术多源自通用火灾场景设计，未能回应锂电火灾中固 - 液 - 气耦合燃烧、壳体内压增爆及内源供氧的复杂性。缺乏具备深层穿透力、高定向性和热化学惰性的新型灭火剂，使得现有介质往往无法直接打击热源核心，形成“打不穿、压不住、熄不了”的困境。此外，缺乏与多模态火情识别系统配合的自动化喷射机制，导致灭火操作耗时长、能耗高、抑制效果差，形成效率与安全之间的系统性矛盾。要真正实现精准灭火，需围绕锂电池独有燃烧特征设计具备高热稳定性、低副反应性且可自动导控的复合灭火体系，并辅以动态火源识别与自适应压制逻辑，方能有效提升复杂环境下的安全响应水平。

三、面向安全闭环的智能化干预路径与装备体系重构

（一）构建多源融合的智能感知预警系统

以热、电、气、震等多维数据融合为基础，构建具备异态识别能力的智能感知系统，有助于实现对热失控初期迹象的准确捕捉。系统应集成热成像、高灵敏传感器、AI 图谱识别与边缘计算技术，强化前端处理能力与后端远程调控的协同联动。感知算法须具备自学习与异常排除能力，以适应高振动、高温湿等极端工况条件，实现预警信号的准确定位与误报过滤，提升系统整体鲁棒性。

（二）研发适应性强的多模式协同灭火装备

为应对锂电池特有的复杂燃烧特征，应突破传统灭火路径限制，开发具备穿透定位、主动冷却与反应隔绝功能的复合灭火装备。该装备须具备模块化结构，适应不同电池包的结构布设要求，实现对火源的精准打击。灭火控制策略需与感知系统深度联动，借助热流动态反馈调整喷射强度与方式，从而完成由全域覆盖向目标压制的跃迁，兼顾响应速度、能效控制与作战精度，在高密度应用场景中保障操作安全性。

（三）完善法规标准与应急联动机制

安全保障体系应覆盖从产品设计、组装验证、运行监控到事故处置全流程，建立覆盖热管理结构规范、火情感知系统指标与灭火设备配置的专项标准体系。同时，应推动区域级应急资源数据库建设，增强多部门协同响应机制。通过明确责任边界与响应分级逻辑，形成“点- 线- 面”三级联动体系，并引导科研、企业、政府三方联合参与事后复盘反馈机制，推动应急装备与管理技术的持续迭代优化。

结论

锂电池组火灾的防控问题因其复杂的热失控与燃烧机理而面临巨大挑战，现有的火灾响应体系在应对锂电池火灾时显示出适应性困境。通过分析锂电池组火灾演化过程及传统灭火方法的局限性，本文提出了面向安全闭环的智能化干预路径，结合多源感知与精准灭火装备的协同工作，能够有效提升火灾应对的时效性与精度。建立涵盖全生命周期的火灾风险评估体系与完善的法规标准与应急联动机制，有助于进一步完善锂电池组的火灾防控策略。

参考文献

[1] 龙宇娟 , 庄越 . 试论构建新能源汽车废旧锂电池回收利用体系 [J]. 工业安全与环保 , 2024, 50(3):98-102.

[2] 陈锶仪, 邱文畅, 官杏姿. 新能源汽车废旧锂电池回收处置现状调研——以广东省为例 [J]. 经济研究导刊 , 2024(8).

[3] 岳东, 庄亚芹, 曲晓文, 等. 新能源汽车废旧锂电池回收处理过程中污染控制技术研究 [J]. 汽车与驾驶维修 , 2024(7):28-30.