Incendies de batterie au lithium: ce qui fonctionne et ce qui ne fonctionne pas

Qu 'est-ce qui déclenche l'emballement thermique

L'emballement thermique est une défaillance en cascade à l'intérieur de la cellule.Un déclencheur augmente la température; la chaleur accélère la décomposition de l'électrolyte; la décomposition libère plus de chaleur et de gaz inflammable.La boucle se ferme sur elle-même, et les évents de la cellule ou s'enflamme.

Les déclencheurs, dans l'ordre approximatif de la fréquence à laquelle nous les voyons:

• Surcharge ou mauvais chargeur. Une tension ou un courant incohérent pousse la cellule au-delà de sa fenêtre de sécurité. Les incidents liés à la charge représentent la majorité des incendies de batterie au lithium-c'est la cause la plus fréquente, point final.
• Dommages physiques. L'impact, la perforation ou l'écrasement cassent les séparateurs internes et créent un court-circuit.Une batterie d'outil électrique tombée et un pack de vélo électrique renversé échouent de la même manière.
• Température ambiante élevée. La chaleur accélère la chimie interne même dans une batterie en bonne santé. Un pack cuisant sur un tableau de bord en été ne nécessite aucun autre défaut.
• Âge. À mesure que les cellules vieillissent, la résistance interne augmente et la capacité à gérer le stress thermique diminue. Les batteries proches de la fin de leur durée de vie peuvent s'emballer dans des conditions qu 'elles géraient bien lorsqu' elles étaient neuves.

Pourquoi les extincteurs standards ne fonctionnent pas

Trois raisons, et elles se composent:

1. La réaction est auto-entretenue. Un feu normal a besoin d'oxygène de l'air. Une cellule emballée transporte son oxydant à l'intérieur. extincteurs de CO ₂ déplacent l'oxygène ambiant et abattre les flammes externes, mais ils ne peuvent pas pénétrer dans la cellule ou interrompre la réaction interne
2. Le produit chimique sec laisse le noyau chaud. La poudre supprime les flammes de surface et ne fait rien pour refroidir l'intérieur de la cellule. Le résidu endommage également l'électronique-pertinent lorsque le paquet brûlant se trouve à l'intérieur de l'équipement.
3. Le ré-allumage est la norme, et non l'exception. Les flammes de surface peuvent être éteintes alors que le noyau est encore à des centaines de degrés. Les incendies ont repris des heures ou même des jours après avoir été "éteints".

Le gaz est le quatrième problème. La combustion des cellules au lithium libère du monoxyde de carbone et du fluorure d'hydrogène, entre autres substances toxiques. HF est celui qui blesse les intervenants-maintenez la distance et portez une protection respiratoire appropriée.

Ce qui fonctionne vraiment

méthode	Ce qu ' il fait	Ce qu ' il ne fait pas	Meilleur pour
L'eau , en volume	Élimine la chaleur plus vite que la réaction ne la produit	Rien - c'est la seule méthode qui arrête vraiment l'emballement	Petites cellules ; paquets de refroidissement de toute taille
Encapsulant additif	Refroidit rapidement , encapsule la vapeur inflammable	Pas un agent de suppression autonome	Incendies où l'eau seule propagerait l'électrolyte brûlant
Aérosol (à base de potassium)	Interrompt la réaction chimique en chaîne en quelques secondes	Peu de refroidissement - la montre de ré - allumage s'applique toujours	Équipement clos , salles de stockage
The Blanket	Blocage des flammes et de la chaleur radiante	Ne pas arrêter la réaction interne	Les petits incendies , comme pont vers l'évacuation ou le refroidissement par eau

L'eau , en volume , est la ligne de base . La seule chose qui arrête une cellule emballée est d'éliminer la chaleur plus vite que la réaction ne le fait . Cela signifie trempage ou refroidissement continu jusqu'à ce que le paquet soit froid au toucher , pas jusqu'à ce que les flammes s'arrêtent . Pour les petites cellules de consommation - une batterie de téléphone ou d'ordinateur portable - la submersion dans un seau fonctionne . Pour tout ce qui est plus grand , traitez-le comme une opération de refroidissement , pas une extinction .

Les agents encapsulants sont des additifs spéciaux mélangés à de l'eau qui dissipent la chaleur rapidement et encapsulent les vapeurs inflammables afin qu ' elles ne puissent pas s'enflammer . Ils coupent à la fois la chaleur et la fumée , ce qui est important là où l'eau ordinaire diffuserait l'électrolyte brûlant .

La suppression des aérosols utilise des composés à base de potassium qui libèrent des particules fines et interrompent la réaction chimique en chaîne du feu.Ces systèmes détruisent les incendies à cellules uniques et multiples en quelques secondes , c'est pourquoi ils apparaissent dans les équipements fermés et certaines installations de stockage.Ils refroidissent beaucoup moins que l'eau , de sorte que la montre de ré - allumage s'applique toujours .

Les couvertures coupe-feu ne sont que temporaires . Une couverture spécifique au lithium supprime la flamme et bloque la chaleur rayonnante . Elle gagne du temps pour les petits incendies tels qu ' un ordinateur portable ou un pack de vélo électrique . Elle n'élimine pas la cause première de l'emballement thermique , c'est donc un pont vers l'évacuation ou le refroidissement par eau , jamais le point final .

Pour les grandes installations : protéger les expositions et laisser brûler . Une fois qu ' un incendie implique un support de batterie ou un grand paquet , la pratique du service d'incendie est souvent de protéger ce qui l'entoure et de laisser les cellules impliquées brûler tout en refroidissant les cellules adjacentes . Cet appel appartient au service d'incendie , pas au personnel de l'installation - mais le connaître à l'avance empêche l'instinct de " combattre " un incendie qui ne peut pas être combattu .

Prévention : les règles que nous appliquons dans nos propres boîtiers à batteries

Nous embarquons LiFePO (phosphate de fer de lithium) dans nos lampadaires , et nous avons choisi cette chimie en partie pour cette raison : Le début de l'emballement thermique du LFP se situe autour de 270 ° C dans les cellules typiques , contre environ 150 - 210 ° C pour les chimies de lithium à base de nickel .(valeurs typiques de l'industrie , dépendant de la chimie et du format) . Il n'est pas ignifuge . Rien dans une batterie ne l'est . Mais il achète une marge , et la marge est ce dont la prévention est faite .

• Chargez avec le chargeur approprié , assisté . Utilisez le chargeur fourni avec l'appareil ou une unité de spécification identique . Ne laissez pas les paquets charger pendant la nuit ou sans surveillance . Gardez la zone de charge ventilée - ne chargez jamais dans un espace confiné .
• Conservez au frais et à moitié chargé . 5 - 20 ° C est la fenêtre de stockage que nous spécifions . Pour un stockage à long terme , maintenez l'état de charge à environ 50% et vérifiez-le périodiquement . Ne rangez jamais un paquet sur un tableau de bord ou à côté d'un appareil de chauffage .
• Retirez sur les signes d'avertissement . Les cellules gonflées , fissurées ou qui fuient sont des cas d'élimination , pas des cas de réparation . Il en va de même pour le chauffage anormal , les temps de charge qui s'étendent de plus en plus et la perte de capacité visible .
• Éliminer par le recyclage . Les vieux emballages vont dans une installation de recyclage , jamais à la poubelle . Pour les entreprises qui exploitent le stockage de batteries à grande échelle , il s'agit également d'une obligation de conformité - planifiez une inspection régulière des systèmes d'extinction d'incendie à côté .

Ce que cette page ne couvre pas

Cette page couvre le comportement et la réponse au feu de la batterie au lithium pour les cellules et les packs de consommateurs à l'échelle commerciale légère.Elle ne couvre pas la conception du système de stockage d'énergie de la batterie (BESS) à l'échelle du réseau , l'ingénierie de conformité NFPA 855 ou les règlements de transport de matériaux dangereux - ce sont des disciplines distinctes avec leurs propres codes.Pour savoir comment nous intégrons la protection thermique dans nos propres produits , Consultez notre guide de température ambiante de la batterie ou dimensionnez un système avec le calculateur de dimensionnement de la batterie .