Литиевите батерии се използват в много потребителски устройства, което позволява на производителите да вградят батерии с продължителност на работа от няколко часа в тънки продукти. Те обаче представляват риск от възникване на пожар, ако бъдат повредени или използвани неправилно.
Пожарите, причинени от литиеви батерии, могат да бъдат трудни и опасни за гасене от пожарникарите, поради което Службата за пожарна безопасност публикува списък с въпроси, който да помогне на разследващите пожари.
Късо съединение
Една от основните причини за възникването на пожари при литиевите батерии е късото съединение. Късо съединение възниква, когато електрическият ток преминава през батерията по непредвиден, по-къс път, отколкото би трябвало, което води до излишък на енергия, която след това прелива от клетките ѝ, създавайки метални йони, които в крайна сметка надхвърлят капацитета на вътрешните клетки и се разлива навън в околното пространство, като генерира топлина и запалими газове, които предизвикват пожари.
Термичната верижна реакция е друга основна причина за възникването на пожари при литиевите батерии. Това се случва, когато топлината, генерирана от батерията, предизвиква верижна реакция, която води до нейната експлозия – обикновено чрез микроскопични метални частици, които влизат в контакт с различни части и генерират топлина, което води до прегряване и отделяне на запалими газове от клетките ѝ.
Зареждането на литиеви батерии включва преместване на йони от катода към анода през електролита. Това движение е необходимо за правилното им функциониране, но може да бъде опасно, ако бъде прекъснато; ето защо е от решаващо значение те да се зареждат в изолирано помещение, далеч от потенциални източници на топлина.
Образуването на кислород също е една от основните причини за възникването на пожари в литиевите батерии, като нагрятите аноди и катоди отделят кислород, който може да изтече вследствие на случайно пробиване на корпуса на батерията или в резултат на химични реакции, водещи до вътрешни къси съединения в клетките.
Пожарите, причинени от литиеви батерии, могат да бъдат трудни за гасене и най-добре е да се остави огънят да изгори в безопасно място. Сама по себе си водата няма да помогне, тъй като подхранва пламъците и едновременно с това образува токсичен водороден газ; вместо това би било по-разумно да се използват пожарогасители на пяна или сухи химикали от типа ABC, като меден прах, сода или графит.
Термичен разгон
Литиевите батерии са проектирани да работят в определен температурен диапазон. Когато обаче температурата надхвърли тази граница, може да започне поредица от реакции, известна като „термичен разбег“, която генерира запалими газове и пожар – една от причините, поради които пожарите, причинени от литиеви батерии, са известни с това, че са изключително трудни за гасене; гасителите на водна основа служат само за охлаждане, докато литиево-йонните гелови гасители трябва да се използват незабавно, веднага щом батерията се възпламени отново, в противен случай тя може да се възпламени отново дни или часове по-късно.
При литиевите батерии термичният разбег може да възникне по различни причини, включително вътрешни късове, литиево отлагане (образуването на метален литий върху повърхността на анода в батерийната клетка), механични повреди като пробиване или падане, презареждане, преразреждане или външни източници на прекомерна топлина; в редки случаи литиево-йонна батерия може да изпадне в термичен разбег без видима причина – явление, известно като термичен разбег с забавено възпламеняване.
Термичният разгон може да се избегне чрез понижаване на температурата на акумулатора, експлоатация в рамките на предвидения температурен диапазон и спазване на процедурите за безопасно зареждане. Освен това акумулаторите трябва да се държат далеч от източници на топлина и да се изключват, когато не се използват.
Изследователи от ново проучване хвърлиха нова светлина върху причините за термичния разбег при литиевите батерии, като проучиха различни фактори, допринасящи за него, като например изборът на материал за корпуса на батерията и размера на клетките; в този изследователски проект бяха включени и статистически регресионни модели за освобождаването на енергия по време на термично излизане от контрол, което предоставя на производителите, производителите на електромобили и органите по безопасността ценна информация за това как могат да предотвратят подобни случаи на излизане от контрол в бъдещите батерии.
Производство на кислород
Термичното излизане от контрол възниква, когато в клетките на батерията протичат вътрешни химични реакции вместо електрохимични, при което се отделя топлина и се образуват токсични, запалими газове. С повишаването на температурите и генерирането на повече топлина екзотермичните реакции се ускоряват още повече и произвеждат още повече газ; в крайна сметка тази смес се възпламенява, образувайки бял облак от токсичен, запалим газ, който се смесва с кислород, преди да възпламени съседните клетки – което може да предизвика верижна реакция, която се разпространява и унищожава всички литиеви батерии в самолета, превозното средство или устройството.
Пожарите, причинени от литиеви батерии, може и да са редки, но все пак могат да доведат до значителни смущения и да бъдат трудни за овладяване. Един от методите за гасене на тези пожари е използването на охлаждащи средства в течна или твърда форма – включително графитен прах, който при определени температури се топи и образува непропусклива покривка върху огъня; докато течните охлаждащи средства включват вода, както и специално разработени нереактивни течности като серията 3M Novec, които съдържат потенциално опасни PFAS химикали, заплашващи човешкото здраве.
Когато възникне пожар в батерия, скоростта на горенето зависи както от изразходвания кислород, така и от топлината, генерирана в резултат на вътрешното образуване на въглероден оксид (CO). Корекцията за CO при калориметрията на кислородното потребление елиминира този ефект, но може да доведе до систематични грешки от до 10%; при интерпретирането на резултатите от изпитванията за пожар на батерии е важно да се вземат предвид тези грешки; те обаче обикновено се компенсират от общите неточности на калориметрията на кислородното потребление и предположенията относно E-фактора за газовете от батериите; поради което общото отделяне на топлина от батериите може да бъде подценено с приблизително 2 kJ/Wh.
Прекомерна топлина
Пожарите, причинени от литиеви батерии, могат да бъдат силни и трудни за гасене, което може да доведе до значителни имуществени щети, както и до изпускане на токсични газове, представляващи сериозна заплаха за здравето на хората. Поради това е от решаващо значение пожарите, причинени от литиеви батерии, да се предотвратяват на работното място възможно най-рано.
Първата стъпка за предотвратяване на пожари, причинени от батерии, е разпознаването на предупредителните признаци. Те включват необичайна топлина, шум, миризма или набъбване, които могат да сочат предстоящо термично излизане от контрол или късо съединение, и трябва да се предприемат незабавни мерки, за да се предотврати възникването на пожар.
Литиево-йонните батерии се превърнаха в едно от най-широко използваните решения за съхранение на енергия както за потребителски, така и за промишлени цели, като осигуряват мощни преносими източници на енергия за устройства, вариращи от мобилни телефони до електрически превозни средства. Въпреки че литиево-йонните батерии предлагат много предимства, неправилното им боравене или съхранение може да се окаже фатално.
За да се гарантира безопасното съхранение на литиевите батерии, е най-добре да се избягва грубото боравене с тях. Изпускането на батерията може да повреди вътрешните ѝ компоненти, което потенциално може да доведе до електрическо късо съединение или термичен разгон. С напредването на възрастта на литиевите батерии и по-честото им зареждане и разреждане при по-високи температури, тяхната податливост към механични повреди се увеличава с възрастта, честотата на циклите и повишените температурни нива.
Батериите са податливи на повреда и при екстремни условия на околната среда. Когато са изложени на дъжд, солен въздух или влага, батериите могат бързо да загубят заряда си и да прегреят, което води до термичен разбег и изпускане на газове, придружено с пламъци.
Пожарите, причинени от литиево-йонни батерии, могат да бъдат трудни за гасене. Традиционните пожарогасители на водна основа често не успяват да ги потушат напълно и те често се възпламеняват отново часове или дни по-късно; съществуват обаче специални пожарогасители за литиево-йонни батерии.
Blazestack
Пожарите, причинени от литиеви батерии, стават все по-чести и представляват все по-голяма заплаха за обществената безопасност, като затрудняват гасенето и водят до значителни имуществени щети. Повечето пожари, причинени от литиеви батерии, са резултат от термичен разгон, който възниква при прегряване на батериите; други могат да бъдат предизвикани от физически повреди или проблеми при зареждането; с подходящи средства на разположение пожарникарите могат по-бързо да идентифицират и да се справят по-ефективно с такива пожари.
Пожарите, причинени от литиеви батерии, представляват една от най-големите заплахи за сградите, както и за хората в тях. Те могат бързо да разпространят огъня, което води до мащабни структурни щети, застрашаващи живота на хората вътре. Ето защо е от жизненоважно значение да информираме хората за опасностите, свързани с акумулаторните батерии.
Напоследък броят на пожарите, свързани с акумулатори, значително се е увеличил в големите градове на САЩ, като Ню Йорк и Сан Франциско – той се е удвоил повече от два пъти от 2012 г. насам. Макар че повечето от тях не водят до наранявания или смъртни случаи, много от тях могат да причинят значителни щети както на търговски обекти, така и на жилищни сгради.
Въпреки това съществуват редица стратегии за предотвратяване на пожари, причинени от литиеви батерии, включително правилното им съхранение и поддръжка. Освен това се препоръчва да се избягва контактът с метални предмети и вода, а използването на огнеупорни контейнери при съхранението на литиеви батерии също следва да се счита за най-добра практика.
Физическите повреди и електрическите късове са две често срещани причини за възникване на пожари в акумулаторите. Отказът или прегряването на акумулатора може да предизвика термичен разбег – екстремна химична реакция, при която остри литиеви игли проникват през сепараторните клетки и предизвикват вътрешни късове; напукването на корпуса на акумулатора позволява на запалимите електролити да влязат в контакт с въздуха или източници на топлина и да се възпламенят.