Batteria al litio incendi: cosa funziona e cosa no

Che cosa inizia il thermal runaway

La fuga termica è un guasto a cascata all 'interno della cella. Un innesco aumenta la temperatura; il calore accelera la decomposizione dell' elettrolito; la decomposizione rilascia più calore e gas infiammabile. Il ciclo si chiude su se stesso e la cella si sfiora o si accende.

I trigger, in ordine approssimativo di quanto spesso li vediamo: .

• Sovraccarico o caricabatterie sbagliato. Inconsistente tensione o corrente spinge la cella oltre la sua finestra di sicurezza. Gli incidenti legati alla ricarica rappresentano la maggior parte degli incendi della batteria al litio-è la causa più comune, punto e basta.
• Danni fisici. L'impatto, la foratura o lo schiacciamento rompono i separatori interni e creano un corto. Una batteria dell 'elettroutensile caduta e un pacchetto di e-bike run-over falliscono allo stesso modo.
• Temperatura ambiente elevata. Il calore accelera la chimica interna anche in una batteria altrimenti sana. Un pacco cottura su un cruscotto in estate non ha bisogno di altri difetti.
• Età. Con l'invecchiamento delle cellule, la resistenza interna aumenta e la capacità di gestire le cadute di stress termico. Le batterie vicine alla fine della loro vita utile possono entrare in fuga in condizioni che hanno gestito bene quando erano nuove.

Perché gli estintori standard non funzionano?

Tre ragioni, e si compenetrano:

1. La reazione è autosufficiente. Un incendio normale ha bisogno di ossigeno dall 'aria. Una cella in fuga porta il suo ossidante all' interno. Gli estintori a CO ₂ spostano l'ossigeno ambientale e abbattono le fiamme esterne, ma non possono penetrare nella cella o interrompere la reazione interna.
2. La sostanza chimica secca lascia il nucleo caldo. La polvere sopprime le fiamme superficiali e non fa nulla per raffreddare l'interno della cella. Il residuo danneggia anche l'elettronica-rilevante quando il pacchetto di combustione si trova all 'interno dell' apparecchiatura.
3. La riaccensione è la norma, non l'eccezione. Le fiamme superficiali possono essere spente mentre il nucleo è ancora a centinaia di gradi. Gli incendi sono ricominciati ore o addirittura giorni dopo essere stati "spenti".

Il gas è il quarto problema. Bruciare le celle di litio rilascia monossido di carbonio e fluoruro di idrogeno tra le altre sostanze tossiche. HF è quello che fa male soccorritori-mantenere la distanza e indossare una protezione respiratoria adeguata.

Cosa funziona davvero

L'acqua , in volume , è la linea di base . L'unica cosa che ferma una cella in fuga è la rimozione del calore più velocemente di quanto la reazione lo renda . Ciò significa ammollo o raffreddamento continuo fino a quando il pacco è freddo al tatto , non fino a quando le fiamme si fermano . Per piccole celle di consumo - una batteria del telefono o del laptop - l'immersione in un secchio funziona . Per qualcosa di più grande , trattalo come un ' operazione di raffreddamento , non di estinzione .

Gli agenti incapsulanti sono additivi speciali miscelati con acqua che dissipano rapidamente il calore e incapsulano i vapori infiammabili in modo che non possano accendersi . Tagliano sia il calore che il fumo , il che è importante dove l'acqua normale si diffonderebbe bruciando elettrolita .

La soppressione dell ' aerosol utilizza composti a base di potassio che rilasciano particelle fini e interrompono la reazione chimica a catena del fuoco . Questi sistemi abbattono incendi a cella singola e multicella in pochi secondi , motivo per cui appaiono in apparecchiature chiuse e alcuni impianti di stoccaggio . Si raffreddano molto meno dell ' acqua , quindi l'orologio di riaccensione si applica ancora .

Le coperte antincendio sono solo temporanee . Una coperta specifica al litio sopprime la fiamma e blocca il calore radiante . Acquista tempo per piccoli incendi come un laptop o un pacchetto di e-bike . Non elimina la causa principale della fuga termica , quindi è un ponte per l'evacuazione o il raffreddamento dell ' acqua , mai l'endpoint .

Per grandi impianti : proteggere le esposizioni e lasciarlo bruciare . Una volta che un incendio coinvolge un rack batteria o un pacchetto di grandi dimensioni , la pratica dei vigili del fuoco è spesso quello di proteggere ciò che lo circonda e lasciare che le cellule coinvolte bruciare mentre il raffreddamento adiacenti . Quella chiamata appartiene ai vigili del fuoco , non il personale della struttura - ma sapendo in anticipo impedisce l'istinto di " combattere " un incendio che non può essere combattuto .

Prevenzione : le regole che applichiamo nelle nostre scatole di batterie

Navighiamo LiFePO ...(litio ferro fosfato) impacchetta nei nostri lampioni , e abbiamo scelto che la chimica in parte per questo motivo : L'insorgenza di instabilità termica di LFP si trova a circa 270 ° C nelle celle tipiche , rispetto a circa 150 - 210 ° C per le chimiche al litio a base di nichel .(valori tipici del settore , la chimica - e formato-dipendente) . Non è ignifugo . Nulla in una batteria è . Ma acquista margine , Il margine è ciò di cui è fatta la prevenzione .

• Caricare con il caricabatterie giusto , frequentato . Utilizzare il caricabatterie fornito con il dispositivo o un ' unità con specifiche identiche . Non lasciare i pacchi in carica durante la notte o incustoditi . Mantenere l'area di ricarica ventilata - non caricare mai in uno spazio ristretto .
• Conservare fresco e mezzo carico . 5 - 20 ° C è la finestra di stoccaggio che specifichiamo . Per lo stoccaggio a lungo termine , tenere circa il 50% dello stato di carica e controllarlo periodicamente . Non conservare mai una confezione su un cruscotto o accanto a un riscaldatore .
• Ritirarsi su segnali di pericolo . rigonfiamento , incrinato , o che perde le cellule sono casi di smaltimento , non casi di riparazione . Così sono il riscaldamento anormale , i tempi di ricarica che si estendono più a lungo e la perdita di capacità visibile . Smettere di usare il pacchetto .
• Smaltire attraverso il riciclaggio . I vecchi pacchetti vanno in un impianto di riciclaggio , mai nella spazzatura . Per le aziende che gestiscono lo stoccaggio della batteria su larga scala , questo è anche un obbligo di conformità : pianificare un ' ispezione regolare dei sistemi antincendio accanto ad esso .

Cosa non tratta questa pagina

Questa pagina copre il comportamento al fuoco della batteria al litio e la risposta per le celle e le confezioni di consumatori a scala commerciale leggera . Non copre la progettazione del sistema di accumulo di energia della batteria (BESS) su scala di rete , l'ingegneria di conformità NFPA 855 o le normative sul trasporto di materiali pericolosi - quelle sono discipline separate con i propri codici . Per come costruiamo la protezione termica nei nostri prodotti , Vedere la nostra guida alla temperatura ambiente della batteria o dimensionare un sistema con il calcolatore del dimensionamento della batteria .