লিথিয়াম ব্যাটারির অগ্নিকাণ্ড: কী কাজ করে এবং কী কাজ করে না

তাপীয় অনিয়ন্ত্রণ কীভাবে শুরু হয়?

(“How does thermal runaway start?”) তাপীয় অনিয়ন্ত্রণ হলো ব্যাটারির অভ্যন্তরে একটি ধারাবাহিক ব্যর্থতার প্রক্রিয়া। কোনো কারণে তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়; এই তাপ ইলেকট্রোলাইটের বিঘটনকে ত্বরিত করে; বিঘটনের ফলে আরও তাপ ও দাহ্য গ্যাস নির্গত হয়। এই চক্র নিজেই চলতে থাকে, এবং অবশেষে ব্যাটারিটি বিস্ফোরিত হয়।

এই প্রক্রিয়াটি সাধারণত নিম্নলিখিত কারণগুলোর জন্য শুরু হয়:

• অতিরিক্ত চার্জ দেওয়া অথবা ভুল চার্জার ব্যবহার করা। অস্থিতিশীল ভোল্টেজ বা কারেন্ট লিথিয়াম ব্যাটারির সুরক্ষিত সীমার বাইরে নিয়ে যায়। চার্জিং-সংক্রান্ত ঘটনাগুলোই লিথিয়াম ব্যাটারি অগ্নিকাণ্ডের প্রধান কারণ।
• ভৌতিক ক্ষতি। আঘাত, ছিদ্র বা চূর্ণণের ফলে ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ অংশগুলো ক্ষতিগ্রস্ত হয় এবং শর্ট সৃষ্টি হয়। পড়ে যাওয়া পাওয়ার-টুলের ব্যাটারি অথবা গাড়ির নীচে চলে যাওয়া ই-বাইকের ব্যাটারিও একইভাবে ক্ষতিগ্রস্ত হয়।
• উচ্চ তাপমাত্রা। উচ্চ তাপমাত্রা ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ রাসায়নিক প্রক্রিয়াকে ত্বরিত করে। গ্রীষ্মকালে ড্যাশবোর্ডে রাখা ব্যাটারিতে অন্য কোনো ত্রুটি না থাকলেও অগ্নিকাণ্ড ঘটতে পারে।
• বয়স। ব্যাটারির বয়স বাড়ার সাথে সাথে এর অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ বৃদ্ধি পায় এবং তাপীয় চাপ সামলানোর ক্ষমতা হ্রাস পায়। নতুন অবস্থায় যে পরিস্থিতিতে ব্যাটারি সমস্যা ছাড়াই কাজ করত, বয়স বাড়ার পর সেই পরিস্থিতিতেও সমস্যা দেখা দিতে পারে।

কেন সাধারণ অগ্নিনির্বাপকগুলো কাজ করে না?

তিনটি কারণ; এগুলো একে অপরকে আরও জটিল করে তোলে।

1. এই বিক্রিয়াটি নিজেই চলতে থাকে। সাধারণ আগুনের জন্য বাতাস থেকে অক্সিজেনের প্রয়োজন হয়; কিন্তু একটি অনিয়ন্ত্রিত লিথিয়াম ব্যাটারিতে অক্সিডাইজার ইতিমধ্যেই উপস্থিত থাকে। CO₂ দমনকারী যন্ত্রগুলো পরিবেশের অক্সিজেনকে সরিয়ে দেয় এবং বাইরের আগুন নিভিয়ে দেয়, কিন্তু এগুলো ব্যাটারির অভ্যন্তরে প্রবেশ করতে পারে না বা অভ্যন্তরীণ বিক্রিয়াকে বন্ধ করতে পারে না।
2. শুষ্ক রাসায়নিক পদার্থগুলো ব্যাটারির কেন্দ্রভাগকে গরম অবস্থায় রাখে। এই পদার্থগুলো শুধুমাত্র বাইরের আগুন নিভিয়ে দেয়, কিন্তু ব্যাটারির অভ্যন্তরকে ঠান্ডা করতে পারে না; এর অবশিষ্টাংশ ইলেকট্রনিক যন্ত্রপাতিগুলোকেও ক্ষতিগ্রস্ত করে—বিশেষত যখন ব্যাটারিটি কোনো যন্ত্রের ভিতরে থাকে।
3. পুনরায় আগুন লাগা স্বাভাবিক ব্যাপার; ব্যতিক্রম নয়। বাইরের আগুন নিভে গেলেও ব্যাটারির কেন্দ্রভাগ এখনও শত শত ডিগ্রি তাপমাত্রায় থাকতে পারে। অনেক সময় আগুন “নিভিয়ে দেওয়ার” কয়েক ঘণ্টা বা দিন পরেও আবার লাগে। যেকোনো প্রতিক্রিয়া যদি শুধুমাত্র আগুন নিভানোতেই সীমাবদ্ধ থাকে, তবে তা অসম্পূর্ণ থাকে।

1. গ্যাসও একটি গুরুতর সমস্যা। দহনকালীন লিথিয়াম ব্যাটারি কার্বন মনোক্সাইড, হাইড্রোজেন ফ্লোরাইড সহ অন্যান্য বিষাক্ত পদার্থ নির্গত করে; হাইড্রোজেন ফ্লোরাইড উদ্ধারকারীদের জন্য বিপজ্জনক। তাই উদ্ধারকারীদের যথাযথ দূরত্ব বজায় রাখা এবং যথাযথ শ্বাসরক্ষণ সরঞ্জাম পরা আবশ্যিক।

আসলে কী কাজে লাগে?

আসলে, এই ধরনের পরিস্থিতিতে উদ্ধারকারীদের যথাযথ প্রশিক্ষণ, সঠিক সরঞ্জাম এবং সতর্কতাই একমাত্র সমাধান।

পদ্ধতি	এটি কী করে?	এটি কী করে না?	কোন কোন ক্ষেত্রে সবচেয়ে উপযুক্ত?
পানি (পরিমাণে)	বিক্রিয়া দ্বারা উৎপন্ন তাপকে দ্রুত অপসারণ করে।**	আগুনের অভ্যন্তরীণ বিক্রিয়াকে সম্পূর্ণরূপে থামাতে পারে না।	ছোট কোষ; যেকোনো আকারের শীতলীকরণ প্যাক।
এনক্যাপসুলেটিং অ্যাডিটিভ (Encapsulant Additive)	দ্রুত শীতল করে এবং দাহ্য বাষ্পগুলোকে আবৃত করে।	এটি একটি স্বতন্ত্র অগ্নি-নিয়ন্ত্রণ এজেন্ট নয়।	পানির প্রভাবে বিক্রিয়া আরও বিস্তার হতে পারে এমন অবস্থায়।
অ্যারোসল (পটাশিয়াম-ভিত্তিক)	কয়েক সেকেন্ডের মধ্যেই রাসায়নিক বিক্রিয়াকে বন্ধ করে দেয়।	শীতলীকরণের প্রভাব সীমিত; পুনরায় অগ্নিলাগার ঝুঁকি রয়ে যায়।	আবদ্ধ যন্ত্রপাতি, সংরক্ষণ কক্ষ।
অগ্নি-কম্বল (Fire Blanket)	আগুন ও তাপকে আটকায়।	আগুনের অভ্যন্তরীণ বিক্রিয়াকে থামাতে পারে না।	ছোট আগুনের ক্ষেত্রে; বেরিয়ে যাওয়া বা পানি দিয়ে শীতল করার মধ্যবর্তী ব্যবস্থা হিসেবে।

পানি—এর পরিমাণই হলো মূল মাপদণ্ড। একটি অনিয়ন্ত্রিত বৈদ্যুতিক সেলকে থামানোর একমাত্র উপায় হলো তাপ ত্বরিতভাবে সরিয়ে দেওয়া; যাতে বিক্রিয়ার গতির চেয়ে তাপ বেশি না বৃদ্ধি পায়। অর্থাৎ, সেলটিকে এমনভাবে ঠান্ডা করতে হবে যাতে এটি স্পর্শ করলে ঠান্ডা লাগে, নয় যতক্ষণ না আগুন বন্ধ হয়ে যায়। ছোট ব্যবহারিক বৈদ্যুতিক সেলগুলোর (যেমন ফোন বা ল্যাপটপের ব্যাটারি) ক্ষেত্রে একটি বালতিতে ডুবিয়ে রাখলেই হয়। আরও বড় সেলগুলোর ক্ষেত্রে এটিকে শুধুমাত্র ঠান্ডা করার প্রক্রিয়া হিসেবেই বিবেচনা করতে হবে, আগুন নিভানোর প্রক্রিয়া হিসেবে নয়।**

“এনক্যাপসুলেটিং এজেন্ট” (Encapsulating Agents) হলো পানির সাথে মিশ্রিত বিশেষ যোগক; এগুলো তাপ দ্রুত বিসরণ করে এবং দাহ্য বাষ্পগুলোকে আবৃত করে দেয়, ফলে সেগুলো জ্বলতে পারে না। এগুলো তাপ ও ধোঁয়া উভয়কেই কমায়; যা সাধারণ পানির ক্ষেত্রে সম্ভব নয় (কারণ সাধারণ পানি ব্যাটারির ইলেকট্রোলাইটকে জ্বালিয়ে দিতে পারে)।

“অ্যারোসল সপ্রেশন” (Aerosol Suppression) পদ্ধতিতে পটাশিয়াম-ভিত্তিক যৌগ ব্যবহৃত হয়; এগুলো সূক্ষ্ম কণা নির্গত করে আগুনের রাসায়নিক বিক্রিয়াকে বাধা দেয়। এই পদ্ধতিতে একক বা একাধিক সেলের আগুন মাত্র কয়েক সেকেন্ডেই নিভে যায়; এজন্যই এগুলো বন্ধ স্থানে ব্যবহৃত হয় (যেমন ঘরের ভিতরে বা সংরক্ষণ কেন্দ্রে)। তবে এই পদ্ধতিতে তাপ কম হয়, তাই আগুন আবার জ্বলে উঠার সম্ভাবনা থাকে।

ফায়ার ব্ল্যাঙ্কেটগুলো শুধুমাত্র অস্থায়ী সমাধান। লিথিয়াম-ভিত্তিক ফায়ার ব্ল্যাঙ্কেটগুলো আগুন দমন করে এবং তাপের প্রভাব রোধ করে; এগুলো ল্যাপটপ বা ই-বাইকের ব্যাটারির মতো ছোট আগুনের জন্য সময় দেয়। কিন্তু এগুলো তাপীয় দুর্ঘটনার মূল কারণ দূর করতে পারে না; তাই এগুলো শুধুমাত্র বেরিয়ে যাওয়া বা পানি দিয়ে শীতল করার পথ প্রশস্ত করে, কখনোই চূড়ান্ত সমাধান নয়।

বড় আকারের ব্যবস্থার ক্ষেত্রে: আগুনে আক্রান্ত অংশগুলো রক্ষা করুন এবং আগুনকে জ্বলতে দিন। যখন আগুন ব্যাটারি র্যাক বা বড় ব্যাটারি প্যাককে আঘাত করে, তখন দমকলকর্মীদের প্রথা হলো আশেপাশের জিনিসপত্র রক্ষা করা এবং আক্রান্ত ব্যাটারিগুলোকে জ্বলতে দেওয়া; পাশের ব্যাটারিগুলোকে শীতল করা হয়। এই সিদ্ধান্ত নেওয়ার দায়িত্ব দমকলদলের, নয় স্থানীয় কর্মীদের। কিন্তু এটা আগে থেকে জানলে অযৌক্তিকভাবে আগুন নিয়ন্ত্রণের চেষ্টা করার প্রবণতা দূর হয়।

প্রতিরোধ: আমরা আমাদের নিজস্ব ব্যাটারি বাক্সগুলোতে কী নিয়মগুলো প্রয়োগ করি?

আমরা আমাদের রাস্তার আলোকসজ্জায় LiFePO₄ (লিথিয়াম আয়রন ফসফেট) ব্যাটারি ব্যবহার করি; আমরা এই রাসায়নিক পদার্থটি বেছে নিয়েছি এই কারণেই: সাধারণ LiFePO₄ ব্যাটারিগুলিতে তাপীয় অস্থিতির অবনতি (thermal runaway) শুরু হয় প্রায় ২৭০°C তাপমাত্রায়, অন্যদিকে নিকেল-ভিত্তিক লিথিয়াম ব্যাটারিগুলিতে এটি প্রায় ১৫০–২১০°C তাপমাত্রায় ঘটে (এই তথ্যগুলি শিল্পের সাধারণ মান; তবে এটি ব্যাটারির রাসায়নিক গঠন ও আকারের উপর নির্ভর করে)। LiFePO₄ ব্যাটারিগুলি অগ্নিরোধী নয়… ব্যাটারির কোনো উপাদানই অগ্নিরোধী নয়। কিন্তু এই বৈশিষ্ট্যটি আমাদের জন্য একটি সুবিধা; কারণ এই সুবিধার মাধ্যমেই আমরা বিভিন্ন ধরনের বিপদ প্রতিরোধ করতে পারি।

• সঠিক চার্জার দিয়ে চার্জ করুন। ডিভাইসের সাথে দেওয়া চার্জার বা একই মডেলের চার্জার ব্যবহার করুন। চার্জারগুলোকে রাতভর চার্জ অবস্থায় রাখবেন না অথবা অনাবলোকিত অবস্থায় রাখবেন না। চার্জিং এলাকাটিকে ভেন্টিলেটেড রাখুন; কখনোই সংকীর্ণ স্থানে চার্জ করবেন না।
• ঠান্ডা এবং অর্ধ-চার্জ অবস্থায় সংরক্ষণ করুন। আমরা ৫–২০°C তাপমাত্রাকে সংরক্ষণের জন্য উপযুক্ত বলে মনে করি। দীর্ঘমেয়াদী সংরক্ষণের জন্য ব্যাটারিগুলোকে প্রায় ৫০% চার্জ অবস্থায় রাখুন এবং নিয়মিতভাবে তাদের পরীক্ষা করুন। কখনোই ব্যাটারিগুলোকে ড্যাশবোর্ডে বা হিটারের পাশে রাখবেন না।
• সতর্কতা সংকেত পাওয়ার সাথে সাথে ব্যাটারিগুলো ব্যবহার বন্ধ করুন। যদি ব্যাটারির কোনো অংশ ফুলে ওঠে, ফাটে বা থেকে তরল বের হয়, তাহলে সেটিকে ফেলে দিন; এগুলো মেরামতের জন্য উপযুক্ত নয়। অস্বাভাবিক উষ্ণতা, দীর্ঘস্থায়ী চার্জিং সময়, অথবা দৃশ্যমান ক্ষমতা হ্রাসও ব্যাটারি ব্যবহার বন্ধ করার সংকেত।
• রিসাইক্লিংয়ের মাধ্যমে ব্যাটারিগুলো ফেলে দিন। পুরানো ব্যাটারিগুলো রিসাইক্লিং কেন্দ্রে পাঠান, কখনোই তাদের আবর্জনে ফেলবেন না। ব্যাটারি সংরক্ষণ করে এমন ব্যবসাগুলোর জন্য এটা একটি আইনী বাধ্যবাধকতাও; ফায়ার সপ্রেশন সিস্টেমগুলোর নিয়মিত পরীক্ষাও আবশ্যিক।

এই পৃষ্ঠায় কী আলোচনা করা হয়নি:

(এই পৃষ্ঠায় ব্যাটারি ব্যবহার ও সংরক্ষণের নির্দেশাবলী দেওয়া হয়েছে; ব্যাটারির জীবনকাল, বিকল্প চার্জিং উপায়, বা অন্যান্য প্রযুক্তিগত বিষয়গুলো আলোচনা করা হয়নি।)

এই পৃষ্ঠাটিতে গ্রাহক থেকে লাইট-কমার্শিয়াল পর্যায়ের লিথিয়াম ব্যাটারিগুলোর অগ্নিসংক্রমণের ব্যবহারিক তথ্য এবং তার প্রতিক্রিয়া নিয়ে আলোচনা করা হয়েছে। এতে গ্রিড-স্কেল ব্যাটারি এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেম (BESS) ডিজাইন, NFPA 855 মানদণ্ড অনুযায়ী ইঞ্জিনিয়ারিং, অথবা বিপজ্জনক পদার্থের পরিবহন নিয়মাবলী নিয়ে আলোচনা করা হয়নি; কারণ এগুলো স্বতন্ত্র বিষয়ক্ষেত্র এবং তাদের নিজস্ব নিয়মাবলী রয়েছে। আমাদের নিজস্ব পণ্যগুলিতে থার্মাল সুরক্ষা ব্যবস্থা কীভাবে অন্তর্ভুক্ত করা হয়, তা জানতে আমাদের ব্যাটারি পরিবেশ তাপমাত্রা গাইড দেখুন; অথবা কোনো সিস্টেমের আকার নির্ধারণ করতে ব্যাটারি আকার নির্ণয়ক ক্যালকুলেটর ব্যবহার করুন।