Litija akumulatoru ugunsgrēki

Litija baterijas ir atrodamas daudzās plaša patēriņa ierīcēs, ļaujot ražotājiem slaidos izstrādājumos ievietot vairāku stundu akumulatora darbības laiku. Taču tās rada arī ugunsbīstamību, ja tiek bojātas vai nepareizi lietotas.

Litija bateriju ugunsgrēki ugunsdzēsējiem var būt sarežģīti un bīstami, tāpēc Ugunsdzēsības dienesta departaments ir izdevis kontrolsarakstu, lai palīdzētu ugunsgrēku izmeklētājiem.

Īssavienojumi

Viens no galvenajiem litija akumulatoru ugunsgrēku cēloņiem ir īssavienojums. Īssavienojums rodas, kad elektriskā strāva pa akumulatoru iet neplānoti īsāku ceļu, nekā tai vajadzētu iet, kā rezultātā rodas enerģijas pārpalikums, kas pēc tam pārpilda baterijas šūnas, radot metāla jonus, kuri galu galā pārsniedz iekšējo šūnu ietilpību un izplūst apkārtējā vidē, radot karstumu un uzliesmojošas gāzes, kas izraisa ugunsgrēku.

Vēl viens no galvenajiem litija akumulatoru ugunsgrēku iemesliem ir termiskais izsīkšana. Tas notiek, kad akumulatora radītais siltums pārvēršas ķēdes reakcijās, kas noved pie tā sprādziena, parasti mikroskopiskām metāla daļiņām saskaroties ar dažādām detaļām un radot siltumu, kas izraisa pārkaršanu un uzliesmojošu gāzu izdalīšanos no akumulatora elementiem.

Litija akumulatoru uzlāde ietver jonu pārvietošanu no katoda uz anodu caur elektrolītu. Šī kustība ir nepieciešama, lai akumulators pareizi darbotos, taču tās pārtraukšana var būt bīstama; tāpēc ir ļoti svarīgi, lai akumulatori tiktu uzlādēti izolētā telpā, prom no potenciāliem karstuma avotiem.

Skābekļa izdalīšanās ir arī viens no galvenajiem litija akumulatoru ugunsgrēku cēloņiem, jo uzkarstie anodi un katodi rada skābekļa gāzi, kas var izdalīties, nejauši caurdurjot akumulatora korpusu vai ķīmiski reaģējot, kā rezultātā šūnās notiek iekšēji īssavienojumi.

Litija akumulatoru ugunsgrēkus var būt grūti nodzēst, tāpēc vislabāk ir ļaut tiem degt drošā vietā. Ūdens vien nedarbosies, jo tas uzkurina liesmas, vienlaikus radot toksisku ūdeņraža gāzi; tā vietā būtu prātīgāk izmantot putu ugunsdzēšamos aparātus vai sausās ķīmiskās vielas ABC, piemēram, vara pulveri, sodas pulveri vai grafītu kā šķīdumus.

Siltuma izsīkšana

Litija akumulatori ir paredzēti darbam noteiktā temperatūras diapazonā. Tomēr, ja tie pārsniedz šo robežu, var sākties virkne reakciju, kas pazīstamas kā termiskais bēgums, kas rada uzliesmojošas gāzes un ugunsgrēku - tas ir viens no iemesliem, kāpēc litija akumulatoru ugunsgrēki ir bēdīgi slaveni ar to, ka tos ir grūti nodzēst; ūdens bāzes ugunsdzēšamie aparāti kalpo tikai dzesēšanai, bet litija jonu gēla ugunsdzēšamie aparāti ir jāizmanto nekavējoties, tiklīdz akumulators atkal uzliesmo, citādi tie var atkal uzliesmot pēc dienām vai stundām.

Termisks sabrukums litija akumulatoriem var rasties dažādu iemeslu dēļ, tostarp iekšēja īssavienojuma, litija pārklājuma (metāliska litija veidošanās uz anoda virsmas akumulatora elementā), mehānisku bojājumu, piemēram, caurduršanas vai nomešanas, pārlādēšanas, pārmērīgas izlādes vai pārmērīga ārēja siltuma avota dēļ; retos gadījumos litija jonu akumulatoram var sākties termiskais sabrukums bez redzama iemesla - tā saucamais aizkavētais aizdegšanās termiskais sabrukums.

Termisku izsīkšanu var novērst, samazinot akumulatora temperatūru, darbinot to noteiktajā temperatūras diapazonā un izmantojot drošas uzlādes procedūras. Turklāt akumulatori jātur tālāk no karstuma avotiem un jāatvieno, kad tie netiek izmantoti.

Jaunā pētījumā pētnieki ir atklājuši, kas izraisa termisku noplūdi litija akumulatoros, pētot dažādus to veicinošus faktorus, piemēram, akumulatora korpusa materiāla izvēli un elementu lielumu; šajā pētniecības projektā tika iekļauti arī statistiskie regresijas modeļi enerģijas atbrīvošanai termiskajā noplūdē, sniedzot ražotājiem, elektromobiļu ražotājiem un drošības iestādēm vērtīgu ieskatu par to, kā novērst šādu noplūdi nākotnes akumulatoros.

Skābekļa ražošana

Termisks sabrukums notiek, kad akumulatora elementos notiek iekšējas ķīmiskas reakcijas, nevis elektroķīmiskas reakcijas, un rodas karstums un toksiskas, uzliesmojošas gāzes. Temperatūrai paaugstinoties un radot vairāk karstuma, eksotermiskās reakcijas paātrinās vēl vairāk un rada vēl vairāk gāzu; galu galā šis maisījums izplūst baltā toksisku, viegli uzliesmojošu gāzu tvaiku mākonī, kas sajaucas ar skābekli un aizdegas tuvumā esošās baterijas, potenciāli izraisot ķēdes reakciju, kas izplatās un iznīcina visas litija baterijas gaisa kuģī, transportlīdzeklī vai ierīcē.

Litija akumulatoru ugunsgrēki var būt reti sastopami, tomēr tie var radīt ievērojamus traucējumus un būt grūti pārvaldāmi. Viena no šo ugunsgrēku dzēšanas metodēm ir dzesēšanas līdzekļu izmantošana šķidrā vai cietā veidā, tostarp pulverveida grafīta, kas pie noteiktas temperatūras kūst, veidojot necaurlaidīgu segu virs ugunsgrēka; savukārt šķidrie dzesēšanas līdzekļi ietver ūdeni, kā arī inženierijas izstrādātus nereaktīvus šķidrumus, piemēram, 3M Novec līniju, kas satur potenciāli bīstamas PFAS ķīmiskās vielas, kuras apdraud cilvēku veselību.

Kad sākas akumulatora ugunsgrēks, tā degšanas ātrums ir atkarīgs gan no patērētā skābekļa, gan no siltuma, kas rodas no iekšējā oglekļa monoksīda (CO). CO korekcija skābekļa patēriņa kalorimetrijā novērš šo efektu, bet var radīt sistemātiskas kļūdas līdz pat 10%; interpretējot bateriju ugunsdrošības testu rezultātus, ir svarīgi ņemt vērā šīs kļūdas; tomēr tās parasti kompensē vispārējās skābekļa patēriņa kalorimetrijas nenoteiktības un pieņēmumi par bateriju gāzu E-faktoru; tāpēc bateriju izdalītais kopējais siltuma daudzums var būt novērtēts par aptuveni 2 kJ/Wh par zemu.

Pārmērīgs karstums

Litija bateriju ugunsgrēki var būt intensīvi un grūti dzēšami, un to rezultātā var rasties ievērojami materiālie zaudējumi, kā arī izdalīties toksiskas gāzes, kas nopietni apdraud cilvēku veselību. Tāpēc ir ļoti svarīgi, lai litija bateriju ugunsgrēki darba vietās tiktu novērsti pēc iespējas ātrāk.

Pirmais solis, lai novērstu akumulatoru ugunsgrēkus, ir atpazīt brīdinājuma pazīmes. Tās ietver neparastu karstumu, troksni, smaržu vai pietūkumu, kas var liecināt par tuvojošos termisko sabrukumu vai īssavienojumu, un, lai novērstu ugunsgrēku, nekavējoties jāveic pasākumi.

Litija jonu akumulatori ir kļuvuši par vienu no visplašāk izmantotajiem enerģijas uzglabāšanas risinājumiem gan patēriņa, gan rūpniecības vajadzībām, nodrošinot jaudīgus pārnēsājamus enerģijas risinājumus dažādām ierīcēm, sākot no mobilajiem tālruņiem līdz elektriskajiem transportlīdzekļiem. Lai gan litija jonu baterijas sniedz daudz priekšrocību, nepareiza apiešanās ar tām vai nepareiza to uzglabāšana var izrādīties liktenīga.

Lai nodrošinātu litija akumulatoru drošu glabāšanu, vislabāk izvairīties no rupjas apiešanās ar tiem. Nometot akumulatoru, var sabojāt tā iekšējās sastāvdaļas, kas var izraisīt elektrisko īssavienojumu vai termisko izsīkšanu. Tā kā litija akumulatori noveco un biežāk ciklisko darbību veic augstākā temperatūrā, to uzņēmība pret mehāniskiem bojājumiem palielinās līdz ar vecumu, ciklisko darbību biežumu un paaugstinātu temperatūras līmeni.

Akumulatora bojājumi ir jutīgi arī pret ekstremāliem vides apstākļiem. Akumulatori, kas pakļauti lietus, sāļa gaisa vai mitruma iedarbībai, var ātri zaudēt lādiņu un pārkarst, izraisot termisko noplūdi un izplūšanu ar liesmām.

Litija jonu akumulatoru ugunsgrēkus var būt grūti nodzēst. Tradicionālie ūdens ugunsdzēšamie aparāti bieži vien nespēj pilnībā nodzēst šos ugunsgrēkus, un tie nereti pēc stundām vai dienām atkal uzliesmo; tomēr ir speciāli litija jonu ugunsdzēšamie aparāti.

Blazestack

Litija akumulatoru ugunsgrēki ir kļuvuši biežāki un arvien vairāk apdraud sabiedrības drošību, apgrūtinot to dzēšanu un radot ievērojamus materiālos zaudējumus. Lielākā daļa litija akumulatoru ugunsgrēku izceļas termiskā pārtecējuma rezultātā, kas rodas, akumulatoriem pārkarstot; citi var izcelties fizisku bojājumu vai uzlādes problēmu dēļ; ar atbilstošiem pieejamiem instrumentiem ugunsdzēsēji var ātrāk noteikt un efektīvāk novērst šādus ugunsgrēkus.

Litija akumulatoru ugunsgrēki ir viens no lielākajiem draudiem ēkām un tajās esošajiem cilvēkiem. Tie var ātri izplatīties un izraisīt plašus strukturālus bojājumus, kas apdraud cilvēku dzīvības. Tāpēc ir ārkārtīgi svarīgi izglītot cilvēkus par apdraudējumiem, kas saistīti ar uzlādējamām baterijām.

Pēdējā laikā ASV lielākajās pilsētās, piemēram, Ņujorkā un Sanfrancisko, ir ievērojami palielinājies ar akumulatoriem saistīto ugunsgrēku skaits - kopš 2012. gada tas ir vairāk nekā divkāršojies. Lai gan vairums no tiem neizraisa ievainojumus vai nāves gadījumus, daudzi no tiem var radīt ievērojamus zaudējumus gan komerciāliem īpašumiem, gan dzīvojamām mājām.

Tomēr ir vairākas stratēģijas, kā novērst litija akumulatoru ugunsgrēkus, tostarp to pareiza uzglabāšana un apkope. Turklāt ieteicams turēt metāla priekšmetus un ūdeni prom, un par labāko praksi būtu jāuzskata arī ugunsdrošu konteineru izmantošana, uzglabājot litija baterijas.

Divi izplatīti akumulatoru ugunsgrēku cēloņi ir fiziski bojājumi un īssavienojumi. Akumulatora bojājums vai pārkaršana var izraisīt termisko izsīkšanu - ekstrēmu ķīmisku reakciju, kuras laikā asas litija adatas iekļūst separatora šūnās un izraisa iekšēju īssavienojumu; akumulatora korpusa apvalka plaisāšana ļauj uzliesmojošiem elektrolītiem nonākt saskarē ar gaisu vai siltuma avotiem un aizdegties.