Incendios de baterías de litio: lo que funciona y lo que no

Lo que comienza el runaway térmico

La fuga térmica es una falla en cascada dentro de la célula. Un disparador eleva la temperatura; el calor acelera la descomposición del electrolito; la descomposición libera más calor y gas inflamable. El bucle se cierra sobre sí mismo y la célula se ventila o se enciende.

Los desencadenantes, en orden aproximado de la frecuencia con la que los vemos:

• Sobrecarga o cargador incorrecto. El voltaje o la corriente inconsistentes empujan a la célula más allá de su ventana de seguridad. Los incidentes relacionados con la carga representan la mayoría de los incendios de baterías de litio: es la causa más común, punto final.
• Daño físico. El impacto, pinchazo o aplastamiento rompe los separadores internos y crea un corto.Una batería de herramienta eléctrica caída y un paquete de bicicleta eléctrica atropellado fallan de la misma manera.
• Temperatura ambiente alta. El calor acelera la química interna incluso en una batería saludable. Un paquete horneado en un tablero en verano no necesita otro defecto.
• Edad. A medida que las células envejecen, la resistencia interna aumenta y la capacidad de manejar el estrés térmico disminuye. Las baterías cerca del final de su vida útil de diseño pueden entrar en fuga en condiciones que manejaron bien cuando eran nuevas.

Por qué los extintores estándar no funcionan

Tres razones, y se combinan:

1. La reacción es autosostenible. Un fuego normal necesita oxígeno del aire.Una célula fuera de control lleva su oxidante dentro. Los extintores de CO ₂ desplazan el oxígeno ambiental y derriban las llamas externas, pero no pueden penetrar en la célula o interrumpir la reacción interna.
2. El producto químico seco deja el núcleo caliente. El polvo suprime las llamas superficiales y no hace nada para enfriar el interior de la celda. El residuo también daña la electrónica, relevante cuando el paquete ardiente se encuentra dentro del equipo.
3. La re-ignición es la norma, no la excepción. Las llamas de superficie pueden estar apagadas mientras el núcleo está todavía a cientos de grados. Los incendios se han reiniciado horas o incluso días después de haber sido "extinguidos".

El gas es el cuarto problema.La quema de celdas de litio libera monóxido de carbono y fluoruro de hidrógeno entre otros tóxicos. HF es el que daña a los respondedores: mantenga la distancia y use protección respiratoria adecuada.

Lo que realmente funciona

metodo	Lo que hace	Lo que no hace	Mejor para
El agua , en volumen	Elimina el calor más rápido de lo que la reacción lo produce .	Nada - es el único método que realmente detiene la fuga	Celdas pequeñas ; paquetes de refrigeración de cualquier tamaño
Aditivo encapsulante	Enfriar rápido , encapsula vapor inflamable	No es un agente de supresión independiente	Incendios en los que el agua sola propagaría el electrolito ardiente
Aerosol (a base de potasio)	Interrumpe la reacción química en cadena en segundos	Poco enfriamiento - reloj de re-ignición todavía se aplica	Equipamiento cerrado , salas de almacenamiento
Cuatro Blanquetas	Bloquea llamas y calor radiante	No detiene la reacción interna	Incendios pequeños , como puente para la evacuación o el enfriamiento por agua

El agua , en volumen , es la línea de base . Lo único que detiene una célula fuera de control es eliminar el calor más rápido de lo que la reacción lo hace . Eso significa remojar o enfriar continuamente hasta que el paquete esté frío al tacto , no hasta que las llamas se detengan . Para celdas de consumo pequeñas , una batería de teléfono o computadora portátil , la inmersión en un cubo funciona . Para cualquier cosa más grande , trátalo como una operación de enfriamiento , no como una extinción .

Los agentes encapsulantes son aditivos especiales mezclados con agua que disipan el calor rápidamente y encapsulan los vapores inflamables para que no se puedan inflamar.Cortan tanto el calor como el humo , lo que importa donde el agua simple extendería el electrolito ardiente .

La supresión de aerosoles

utiliza compuestos a base de potasio que liberan partículas finas e interrumpen la reacción química en cadena del fuego.Estos sistemas derriban incendios de una y varias células en segundos , por lo que aparecen en equipos cerrados y algunas instalaciones de almacenamiento.Enfrian mucho menos que el agua , por lo que el reloj de reignición aún se aplica .

Las mantas contra incendios son solo temporales . Una manta específica de litio suprime las llamas y bloquea el calor radiante.Gana tiempo para incendios pequeños como un portátil o un paquete de bicicletas electricas.No elimina la causa raíz de la fuga térmica , por lo que es un puente hacia la evacuación o el enfriamiento por agua , nunca el punto final .

Para grandes instalaciones : Una vez que un incendio involucra un estante de baterías o un paquete grande , la práctica del servicio de bomberos a menudo es proteger lo que lo rodea y dejar que las células involucradas se quemen mientras se enfrían las adyacentes . Esa llamada pertenece al departamento de bomberos , no al personal de la instalación , pero saberlo de antemano evita el instinto de " combatir " un incendio que no se puede combatir .

Prevención : las reglas que aplicamos en nuestras propias cajas de baterías

El barco LiFePO (fosfato de hierro y litio) en nuestras farolas , y elegimos esa química en parte por esta razón : El inicio de fuga térmica de LFP se sitúa alrededor de 270 ° C en células típicas , frente a aproximadamente 150 - 210 ° C para las químicas de litio a base de níquel .(valores típicos de la industria , la química y el formato dependiente) . No es ignífugo . Nada en una batería es . Pero compra margen , Y el margen es de lo que se hace la prevención .

• Cargue con el cargador correcto , con asistencia . Utilice el cargador suministrado con el dispositivo o una unidad de especificaciones idénticas . No deje los paquetes cargando durante la noche o sin supervisión . Mantenga el área de carga ventilada , nunca cargue en un espacio confinado .
• Almacene en frío y a medio cargar . 5 - 20 ° C es la ventana de almacenamiento que especificamos.Para el almacenamiento a largo plazo , mantenga alrededor del 50% del estado de carga y verifíquelo periódicamente . Nunca guarde un paquete en un tablero de instrumentos o junto a un calentador .
• Retirarse ante las señales de advertencia . Las celdas abultadas , agrietadas o con fugas son casos de eliminación , no de reparación . También lo son el calentamiento anormal , los tiempos de carga que se extienden cada vez más y la pérdida de capacidad visible .
• Deshágase a través del reciclaje . Los paquetes viejos van a una instalación de reciclaje , nunca a la basura . Para las empresas que ejecutan almacenamiento de baterías a escala , esta también es una obligación de cumplimiento : programe una inspección regular de los sistemas de extinción de incendios junto con ella .

Lo que esta página no cubre

Esta página cubre el comportamiento y la respuesta al fuego de la batería de litio para celdas y paquetes de consumo a escala comercial ligera.No cubre el diseño del sistema de almacenamiento de energía de batería (BESS) a escala de red , la ingeniería de cumplimiento de NFPA 855 o las regulaciones de transporte de materiales peligrosos : esas son disciplinas separadas con sus propios códicos.Para saber cómo construimos protección térmica en nuestros propios productos , Consulte nuestra guía de temperatura del entorno de la batería o dimensione un sistema con la calculadora de tamaño de la batería .