Kebakaran Baterai Lithium

Baterai litium memberi daya pada berbagai perangkat dan produk, memberikan daya tahan baterai berjam-jam sekaligus ramping dan portabel. Sayangnya, bahan yang mudah terbakar membuat baterai ini rentan terhadap kebakaran.

Jika satu sel terlalu panas, hal ini dapat memicu reaksi berantai di mana semua sel lainnya menjadi panas dan meledak - yang dikenal sebagai pelarian termal.

Terlalu panas

Baterai litium mendapatkan energinya dari reaksi kimia antara elektroda katoda dan anoda yang dikontrol oleh membran permeabel. Jika membran ini rusak, semua energi yang tersimpan dapat tiba-tiba berpindah secara tiba-tiba, membuat suhu menjadi sangat tinggi dan berpotensi menyebabkan kebakaran atau ledakan.

Panas berlebih dapat disebabkan oleh korsleting atau kerusakan eksternal, yang dapat berupa baterai terjatuh, tertusuk, atau hancur; proses pengisian daya yang tidak tepat/berlebihan yang menyebabkan penumpukan panas; suhu lingkungan yang tinggi juga dapat berkontribusi.

Selain risiko kebakaran, baterai lithium yang mengalami pelarian termal dapat menghasilkan gas beracun yang mudah terbakar dan meledak jika keluar dari casingnya dan melepaskannya dalam jarak dekat, sehingga dapat membahayakan orang dan peralatan di sekitarnya.

Pelarian termal adalah salah satu penyebab utama kebakaran baterai lithium pada pesawat terbang dan kendaraan komersial lainnya. Ketika kebakaran jenis ini dimulai, korsleting yang rusak menyebabkan panas berlebih; karena lebih banyak panas yang menumpuk di dalamnya, kerusakan diri terjadi sampai meleleh sepenuhnya atau meledak menjadi ledakan.

Ada beberapa langkah yang dapat Anda lakukan untuk membantu mencegah pelarian panas. Salah satu caranya adalah dengan mengenali tanda-tanda peringatan, seperti panas yang tidak biasa, asap atau bau dari baterai yang akan rusak - panas yang tidak biasa, asap atau bau dari baterai dapat mengindikasikan kerusakan yang akan segera terjadi - seperti panas yang tidak biasa, asap, bau dari baterai saat baterai keluar dan bau yang membengkak atau terbakar. Jika peringatan ini muncul pada perangkat apa pun yang Anda miliki, atau akses, jangan coba-coba memadamkan api dengan halon atau air; pertama-tama lakukan langkah-langkah untuk mendinginkannya sebelum memadamkan api dengan Halon atau air karena langkah-langkah ini kemungkinan akan menyebabkan kerusakan yang tidak dapat diperbaiki.

Kebakaran baterai litium dapat menyebar dengan cepat, sehingga sangat penting untuk memastikan perangkat apa pun yang terlibat tetap tidak bergerak hingga apinya benar-benar mereda. Oleh karena itu, kantong penampung baterai AvSax harus tersedia di dalam pesawat untuk digunakan dalam keadaan darurat yang melibatkan perangkat elektronik pribadi bertenaga litium, dan awak pesawat harus mendapatkan pelatihan untuk menangani situasi seperti itu jika terjadi insiden.

Korsleting Internal

Kebakaran baterai litium sering kali disebabkan oleh korsleting di dalam baterai itu sendiri, sering kali akibat reaksi kimia yang tidak diinginkan atau kerusakan fisik pada baterai. Pengisian daya yang berlebihan atau penyalahgunaan mekanis dapat menciptakan dendrit lithium yang menembus pemisah antara elektroda anoda dan katoda dan membuat hubungan pendek, yang pada akhirnya menyebabkan pelarian termal.

Ada beberapa tindakan pencegahan yang dapat dilakukan untuk mengurangi risiko korsleting internal, termasuk diafragma keramik dan menggunakan elektrolit cair ionik atau bahan oligomer maleimida seperti maleimida. Selain itu, baterai harus dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menahan akumulasi panas serta reaksi apa pun antara elektroda positif/negatif; hal ini akan mengurangi risiko korsleting serta pelarian panas dan masalah pembakaran.

Kunci untuk mencegah ISC adalah kualitas desain baterai. Elektroda katoda dan anoda dipisahkan oleh komponen yang dikenal sebagai pemisah, yang dapat menjadi rusak akibat praktik manufaktur yang buruk atau kondisi operasi yang tidak sesuai standar, yang menyebabkan korsleting internal yang pada akhirnya dapat menyebabkan pelarian termal.

Cara yang efektif untuk mencegah ISC adalah dengan menggunakan sel baterai lithium-ion dengan sistem perlindungan internal, yang mampu mendeteksi dan mengoreksi kesalahan di dalam sistemnya. Selain itu, baterai ini harus memiliki pemisah konduktif berkualitas tinggi yang mampu menahan getaran dan tekanan mekanis serta disegel dengan benar terhadap kontaminasi kelembaban dan bentuk kontaminasi lainnya.

Banyak metode yang tersedia untuk mendeteksi gangguan ISC, baik pendekatan berbasis model maupun berbasis data tersedia untuk mendeteksi gangguan ISC yang parah secara akurat. Pendekatan berbasis model seperti pemodelan konsistensi baterai atau metode estimasi kuadrat terkecil dapat secara akurat menunjukkan kesalahan ISC utama; sementara metode berbasis data seperti extended Kalman filter (EKF) atau pengamat Luenberger juga dapat memberikan cara yang efektif untuk deteksi ISC.

Kebakaran Tesla di Bouldercombe melibatkan Megapack - unit penyimpanan energi lithium-ion besar yang digunakan untuk menstabilkan dan mencegah pemadaman listrik di jaringan. Tujuannya adalah untuk menggantikan bahan bakar fosil, dengan kapasitas penyimpanan listrik sebesar 3 megawatt jam per megapack yang dapat disimpan dalam kondisi tekanan normal; namun, meskipun tanpa tekanan, unit ini rentan terhadap korsleting dan pelarian panas.

Pelarian Termal

Baterai litium dapat aman jika dioperasikan dalam batas suhu tertentu; tetapi begitu beroperasi di luar batas-batas ini, baterai dapat dengan cepat memasuki mode pelarian termal - reaksi berantai yang tidak dapat dipulihkan yang menghasilkan suhu tinggi dan gas beracun - sehingga kebakaran baterai litium sulit dipadamkan dan menimbulkan risiko serius bagi orang dan properti di sekitarnya.

Produksi panas dapat menjadi indikasi pertama kebakaran baterai lithium, baik dari penyalahgunaan (kerusakan fisik, tertindih kursi pesawat, pengisian daya berlebihan dengan pengisi daya yang lebih rendah yang tidak memenuhi standar keamanan) atau operasi normal. Saat baterai menjadi terlalu panas, pemisah antara katoda dan anoda mulai meleleh, mengekspos litium ke udara dan meningkatkan suhu lebih lanjut. Reaksi kimia juga menghasilkan panas lebih lanjut, yang semakin memperparah kenaikan suhu. Pada titik tertentu selama proses ini, suhu internal mencapai ambang batas kritis di mana elektrolit mulai terurai dan melepaskan sejumlah besar oksigen yang sangat mudah terbakar - hal ini dapat menyebabkan ledakan.

Pada tahap ini, baterai tidak dapat lagi bertahan, dan meledak atau terbakar, melepaskan berbagai gas seperti hidrokarbon, uap, dan oksida yang konsentrasinya bervariasi berdasarkan bahan kimia baterai yang digunakan dan kondisi pelarian panasnya.

Kontraktor proteksi kebakaran harus memahami bahaya yang ditimbulkan oleh baterai litium dan memastikan fasilitas yang menyimpan baterai dalam jumlah besar memiliki perlindungan yang memadai terhadap kerusakan termal dan listrik. Area khusus untuk penyimpanan baterai, pengisian daya hanya ketika sistem dimatikan dan dengan staf yang terlatih tentang cara menyimpan barang berbahaya ini dengan benar akan membantu meminimalkan risiko kebakaran baterai.

Blazestack

Senin malam, kebakaran hebat melanda sebuah pabrik baterai lithium di dekat ibu kota Korea Selatan, kemungkinan besar disebabkan oleh baterai yang meledak. Api menghanguskan lantai dua pabrik yang berisi 35.000 sel; delapan orang terluka dan 22 orang diyakini tewas - sebagian besar adalah pekerja migran asal Tiongkok.

Petugas pemadam kebakaran melaporkan bahwa 22 pekerja tewas, 18 di antaranya adalah pekerja asal Tiongkok dan 2 orang asal Korea Selatan; meskipun kewarganegaraan mereka belum dapat diverifikasi. Para petugas pemadam kebakaran melihat mayat-mayat dipindahkan oleh petugas pemadam kebakaran dari dalam gedung yang terbakar selama 22 jam hingga akhirnya berhasil dipadamkan. Seorang reporter Reuters menyaksikan petugas pemadam kebakaran memindahkan mayat-mayat keluar sementara beberapa ratus karyawan dari pabrik baterai utama Aricell dievakuasi setelah pukul 10:30 pagi waktu setempat ketika petugas pemadam kebakaran pertama kali melaporkan kejadian tersebut seperti yang dilaporkan pada pukul 10:30. Petugas pemadam kebakaran setempat mengindikasikan 18 pekerja Tiongkok dan dua pekerja Korea Selatan telah tewas; 18 pekerja Tiongkok dan dua pekerja Korea Selatan telah tewas sebelumnya. Kewarganegaraan mereka belum dapat dikonfirmasi dengan segera.

Para ahli mencatat bahwa banyak kebakaran baterai lithium-ion dapat dicegah jika protokol yang tepat dipatuhi. Mengikuti rekomendasi atau persetujuan produsen baterai saat mengisi daya dan hanya menggunakan pengisi daya yang disetujui akan membantu mengurangi risiko kebakaran dan kecelakaan. Inspeksi rutin serta mengganti baterai yang sudah tidak layak pakai akan mengurangi risiko ini lebih jauh.

Pakar kebakaran menekankan pentingnya memiliki budaya keselamatan yang efektif di tempat kerja mana pun. Program keselamatan yang kuat harus mencakup pelatihan karyawan tentang risiko baterai litium, mewajibkan penggunaan sarung tangan pelindung saat menanganinya, dan memeriksa semua peralatan listrik sebelum digunakan. Selain itu, sistem keselamatan harus mencakup alarm kebakaran yang aktif ketika pengisian baterai sedang berlangsung serta rencana keluar darurat jika ada baterai yang meledak secara tidak terduga.

Meskipun tindakan pencegahan ini dapat membantu mengurangi kemungkinan terjadinya kebakaran, penting untuk diingat bahwa peraturan bangunan, kelistrikan, dan kebakaran yang ada saat ini tidak mencerminkan peningkatan penggunaan baterai lithium-ion di berbagai aplikasi mulai dari skuter listrik hingga mobil. Hal ini menciptakan situasi yang berpotensi berisiko jika baterai dibuat dengan harga murah atau disimpan dengan cara yang tidak benar - masalah yang diakui oleh Senator Negara Bagian Illinois, Sue Rezin (anggota Partai Republik yang mewakili daerah dekat pusat kimia dan energi di barat daya Chicago). Dia telah mengadvokasi peraturan baru yang mengharuskan baterai lithium-ion ditandai dengan label peringatan dan disimpan dalam wadah tahan api khusus - sesuatu yang sangat dia yakini.