Ličio baterijų gaisrai

Ličio akumuliatorių galima rasti daugelyje plataus vartojimo prietaisų, todėl gamintojai į plonus gaminius gali sutalpinti valandų valandas veikiančią bateriją. Tačiau jie taip pat kelia gaisro pavojų, jei yra pažeisti arba netinkamai naudojami.

Ličio baterijų gaisrai gali būti sudėtingi ir pavojingi ugniagesiams, todėl Priešgaisrinės apsaugos departamentas išleido kontrolinį sąrašą, kuris padės gaisrų tyrėjams.

Trumpieji jungimai

Viena iš pagrindinių ličio akumuliatorių gaisrų priežasčių yra trumpasis jungimas. Trumpasis jungimas įvyksta tada, kai elektros srovė per akumuliatorių eina neplanuotai trumpesniu keliu nei turėtų, dėl to susidaro energijos perteklius, kuris persipildo akumuliatoriaus elementus, susidaro metalo jonai, kurie ilgainiui viršija vidinių elementų talpą ir išsilieja į aplinką, skleisdami šilumą ir degias dujas, nuo kurių kyla gaisras.

Dar viena svarbi ličio baterijų gaisrų priežastis - terminis pabėgimas. Tai įvyksta, kai akumuliatoriaus skleidžiama šiluma virsta grandininėmis reakcijomis, kurios sukelia jo sprogimą, paprastai dėl mikroskopinių metalo dalelių sąlyčio su įvairiomis dalimis ir šilumos, dėl kurios akumuliatorius perkaista ir iš jo elementų išsiskiria degiosios dujos.

Įkraunant ličio akumuliatorių jonai iš katodo į anodą perkeliami per elektrolitą. Šis judėjimas yra būtinas tinkamam veikimui, tačiau nutrūkęs gali būti pavojingas; todėl labai svarbu, kad jie būtų įkraunami izoliuotoje erdvėje, atokiau nuo galimų šilumos šaltinių.

Deguonies susidarymas taip pat yra viena iš pagrindinių ličio akumuliatorių gaisrų priežasčių: įkaitę anodai ir katodai gamina deguonies dujas, kurios gali išsiskirti atsitiktinai pradūrus akumuliatoriaus korpusą arba vykstant cheminėms reakcijoms, dėl kurių ląstelėse įvyksta vidinis trumpasis jungimas.

Ličio baterijų gaisrą gali būti sunku užgesinti, todėl geriausia leisti joms degti saugioje vietoje. Vien vanduo nepadės, nes jis kursto liepsną ir kartu sukuria toksiškas vandenilio dujas; vietoj jo išmintingiau būtų naudoti putų pagrindu pagamintus gesintuvus arba ABC sausas chemines medžiagas, pavyzdžiui, vario miltelius, sodą ar grafitą.

Šiluminis pabėgimas

Ličio akumuliatoriai sukurti veikti tam tikroje temperatūroje. Tačiau kai jie viršija šią ribą, gali prasidėti reakcijų, vadinamų terminiu pabėgimu, serija, kurios metu susidaro degiosios dujos ir kyla gaisras - tai viena iš priežasčių, kodėl ličio akumuliatorių gaisrus, kaip žinia, sunku užgesinti; vandens gesintuvai tik atvėsina, o ličio jonų gelio gesintuvai turi būti naudojami nedelsiant, kai tik akumuliatorius vėl įsiliepsnoja, nes priešingu atveju jie gali vėl įsiliepsnoti po kelių dienų ar valandų.

Ličio akumuliatoriai gali išsikrauti dėl įvairių priežasčių, įskaitant vidinį trumpąjį jungimą, ličio padengimą (metalinio ličio susidarymą ant anodo paviršiaus akumuliatoriaus elemente), mechaninius pažeidimus, pvz., pradūrimą ar nuleidimą, per didelį įkrovimą, per didelį iškrovimą arba per didelį išorinį šilumos šaltinį; retais atvejais ličio jonų akumuliatorius gali išsikrauti be aiškios priežasties - tai vadinama uždelsto užsidegimo šiluminiu išsikrovimu.

Terminio išsikrovimo galima išvengti sumažinus akumuliatoriaus temperatūrą, veikiant nustatytoje temperatūroje ir taikant saugias įkrovimo procedūras. Be to, akumuliatoriai turi būti laikomi atokiau nuo šilumos šaltinių ir atjungti, kai nenaudojami.

Atlikę naują tyrimą mokslininkai atskleidė, kas lemia ličio akumuliatorių šiluminį išsikrovimą, ištyrę įvairius jį lemiančius veiksnius, pavyzdžiui, akumuliatoriaus korpuso medžiagos parinkimą ir elementų dydį; šiame mokslinių tyrimų projekte taip pat buvo įtraukti statistiniai regresijos modeliai energijos išsiskyrimui šiluminio išsikrovimo metu, todėl gamintojams, elektromobilių kūrėjams ir saugos institucijoms bus suteikta vertingų įžvalgų, kaip išvengti tokio išsikrovimo būsimuose akumuliatoriuose.

Deguonies gamyba

Terminis išsikrovimas įvyksta, kai akumuliatoriaus elementuose vyksta ne elektrocheminės, o vidinės cheminės reakcijos, todėl susidaro šiluma ir toksiškos, degios dujos. Didėjant temperatūrai ir susidarant didesnei šilumai, egzoterminės reakcijos dar labiau pagreitėja ir susidaro dar daugiau dujų; galiausiai šis mišinys išsilieja į baltą toksiškų ir degių dujų garų debesį, kuris susimaišo su deguonimi ir užsidega šalia esančiuose elementuose - gali prasidėti grandininė reakcija, kuri išplinta ir sunaikina visus orlaivyje, transporto priemonėje ar įrenginyje esančius ličio akumuliatorius.

Ličio akumuliatorių gaisrai gali būti reti, tačiau jie vis tiek gali sukelti didelių trikdžių ir būti sunkiai valdomi. Vienas iš šių gaisrų gesinimo būdų - naudoti skystas arba kietas aušinimo medžiagas, įskaitant grafito miltelius, kurie tam tikroje temperatūroje lydosi ir sudaro nepralaidžią ugnies dangą, o skystos aušinimo medžiagos - vanduo ir inžineriniai nereaktyvūs skysčiai, pavyzdžiui, "3M Novec" linija, kurioje yra potencialiai pavojingų PFAS cheminių medžiagų, keliančių grėsmę žmonių sveikatai.

Kilus akumuliatoriaus gaisrui, jo degimo greitis priklauso nuo suvartoto deguonies ir šilumos, susidarančios dėl viduje susidarančio anglies monoksido (CO). CO korekcija deguonies suvartojimo kalorimetrijoje pašalina šį poveikį, tačiau gali sukelti sistemines paklaidas, siekiančias iki 10%; interpretuojant baterijų gaisro bandymų rezultatus svarbu atsižvelgti į šias paklaidas; tačiau jas paprastai atsveria bendrieji deguonies suvartojimo kalorimetrijos neapibrėžtumai ir prielaidos dėl baterijų dujų E-faktoriaus; todėl bendras baterijų išskiriamos šilumos kiekis gali būti neįvertintas maždaug 2 kJ/Wh.

Per didelis karštis

Ličio baterijų gaisrai gali būti intensyvūs ir sunkiai užgesinami, todėl gali būti padaryta didelė žala turtui ir išsiskirti nuodingų dujų, keliančių rimtą grėsmę žmonių sveikatai. Todėl labai svarbu kuo anksčiau užkirsti kelią ličio baterijų gaisrams darbo vietose.

Pirmas žingsnis siekiant išvengti akumuliatorių gaisro - atpažinti įspėjamuosius ženklus. Tai neįprastas karštis, triukšmas, kvapas ar išsipūtimas, kurie gali reikšti artėjantį terminį išsikrovimą ar trumpąjį jungimą ir kurių reikia imtis nedelsiant, kad būtų išvengta gaisro.

Ličio jonų akumuliatoriai tapo vienu iš plačiausiai naudojamų energijos kaupimo sprendimų tiek vartotojų, tiek pramonės reikmėms, užtikrinančių galingus nešiojamuosius energijos sprendimus įvairiems prietaisams - nuo mobiliųjų telefonų iki elektrinių transporto priemonių. Nors ličio jonų akumuliatoriai teikia daug privalumų, netinkamas jų naudojimas ar saugojimas gali būti pražūtingas.

Norint užtikrinti ličio baterijų saugumą, geriausia vengti šiurkštaus elgesio su jomis. Ją numetę galite pažeisti jos vidinius komponentus, todėl gali įvykti trumpasis elektros jungimas arba šiluminis išsijungimas. Kadangi ličio akumuliatoriai sensta ir dažniau veikia aukštesnėje temperatūroje, jų jautrumas mechaniniams pažeidimams didėja su amžiumi, ciklų dažnumu ir padidėjusia temperatūra.

Akumuliatorius taip pat gali būti pažeistas dėl ekstremalių aplinkos sąlygų. Veikiami lietaus, sūraus oro ar drėgmės, akumuliatoriai gali greitai prarasti įkrovą ir perkaisti, todėl gali išsikrauti ir išsiveržti su liepsna.

Ličio jonų akumuliatorių gaisrus gali būti sunku užgesinti. Tradiciniais vandens gesintuvais dažnai nepavyksta visiškai užgesinti šių gaisrų ir jie dažnai vėl įsiplieskia po kelių valandų ar dienų; tačiau yra specialių ličio jonų gesintuvų.

Blazestack

Ličio baterijų gaisrai tampa vis dažnesni ir kelia vis didesnę grėsmę visuomenės saugumui, nes juos sunku užgesinti ir dėl to padaroma didelė materialinė žala. Dauguma ličio akumuliatorių gaisrų kyla dėl terminio pabėgimo, kai akumuliatoriai perkaista; kiti gali kilti dėl fizinių pažeidimų ar įkrovimo problemų; turėdami tinkamas priemones, ugniagesiai gali greičiau nustatyti ir efektyviau likviduoti tokius gaisrus.

Ličio baterijų gaisrai kelia vieną didžiausių grėsmių pastatams ir juose esantiems žmonėms. Jie gali greitai išplisti ir sukelti didelę žalą konstrukcijoms, keliančią grėsmę viduje esančių žmonių gyvybei. Todėl gyvybiškai svarbu šviesti žmones apie su įkraunamomis baterijomis susijusius pavojus.

Pastaruoju metu didžiuosiuose JAV miestuose, pavyzdžiui, Niujorke ir San Franciske, labai padaugėjo su baterijomis susijusių gaisrų - nuo 2012 m. jų padaugėjo daugiau nei dvigubai. Nors dauguma jų nesukelia sužalojimų ar mirčių, daugelis jų gali padaryti didelę žalą tiek komercinėms patalpoms, tiek gyvenamiesiems namams.

Tačiau ličio akumuliatorių gaisrų galima išvengti įvairiais būdais, įskaitant tinkamą jų saugojimą ir priežiūrą. Be to, patartina saugoti metalinius daiktus ir vandenį, o saugant ličio baterijas naudoti ugniai atsparias talpyklas taip pat turėtų būti laikoma geriausia praktika.

Du dažni akumuliatorių gaisrų šaltiniai yra fizinė žala ir trumpas elektros jungimas. Akumuliatoriaus gedimas arba perkaitimas gali sukelti terminį pabėgimą - ekstremalią cheminę reakciją, kai aštrios ličio adatėlės įsiskverbia į separatoriaus ląsteles ir sukelia vidinį trumpąjį jungimą; įtrūkus akumuliatoriaus korpuso apvalkale, degūs elektrolitai gali kontaktuoti su oru arba šilumos šaltiniais ir užsidegti.