Lithium Battery Fires: O que funciona e o que não funciona

O que começa o runaway térmico

A fuga térmica é uma falha em cascata dentro da célula. Um gatilho aumenta a temperatura; o calor acelera a decomposição do eletrólito; a decomposição libera mais calor e gás inflamável. O loop se fecha e a célula se abre ou inflama.

Os gatilhos, na ordem aproximada de quantas vezes os vemos:

• Sobrecarga ou o carregador errado. Tensão ou corrente inconsistente empurra a célula além de sua janela de segurança. Os incidentes relacionados ao carregamento são responsáveis pela maioria dos incêndios de baterias de lítio-é a causa mais comum, ponto final.
• Danos físicos. Impacto, perfuração ou esmagamento quebram os separadores internos e criam um curto. Uma bateria de ferramenta elétrica derrubada e um pacote de bicicleta elétrica atropelada falham da mesma maneira.
• Alta temperatura ambiente. O calor acelera a química interna, mesmo em uma bateria saudável. Um pacote de cozimento em um painel no verão não precisa de outro defeito.
• Idade. À medida que as células envelhecem, a resistência interna aumenta e a capacidade de gerenciar as quedas de estresse térmico. As baterias perto do final de sua vida útil podem entrar em fuga sob condições que lidaram bem quando novas.

Por que extintores padrão não funcionam

Há três razões, e elas se somam:

1. A reação é autossustentável. Um incêndio normal precisa de oxigênio do ar. Uma célula fugitiva carrega seu oxidante para dentro. Os extintores de CO ₂ deslocam o oxigênio ambiente e derrubam as chamas externas, mas não podem penetrar na célula ou interromper a reação interna.
2. O produto químico seco deixa o núcleo quente. O pó suprime as chamas superficiais e não faz nada para resfriar o interior da célula. O resíduo também danifica a eletrônica-relevante quando o pacote de queima fica dentro do equipamento.
3. Re-ignição é a norma, não a exceção. Chamas de superfície podem ser apagadas enquanto o núcleo ainda está em centenas de graus. Incêndios recomeçaram horas ou mesmo dias depois de terem sido "extintos".

O gás é o quarto problema. A queima de células de lítio libera monóxido de carbono e fluoreto de hidrogênio, entre outros tóxicos. HF é o que machuca os respondedores-mantenha distância e use proteção respiratória adequada.

O que realmente funciona

Método	O que faz	O que não faz	melhor para
Água , em volume	O calor é removido mais rapidamente do que a reação o produz .	Nada - é o único método que realmente pára fugitivo	Células pequenas ; pacotes de refrigeração de qualquer tamanho
Aditivo encapsulante	Resfrie rápido , encapsula vapor inflamável	Não é um agente de supressão autônomo	Incêndios onde a água sozinha espalharia eletrólito em chamas
Aerossóis (à base de potássio)	Interrompe a reação química em cadeia em segundos	Pouca refrigeração - o relógio de re-ignição ainda se aplica	Equipamentos fechados , salas de armazenamento
Fogo cobertor	Bloqueia a chama e o calor radiante	Não impede a reação interna	Pequenos incêndios , como uma ponte para evacuação ou resfriamento de água

Água , em volume , é a linha de base . A única coisa que impede uma célula de fuga é remover o calor mais rápido do que a reação faz . Isso significa imersão ou resfriamento contínuo até que o pacote esteja frio ao toque , não até que as chamas parem . Para pequenas células de consumo - uma bateria de telefone ou laptop - a submersão em um balde funciona . Para qualquer coisa maior , trate-a como uma operação de resfriamento , não uma extinção .

Agentes encapsulantes são aditivos especiais misturados com água que dissipam o calor rapidamente e encapsulam vapores inflamáveis para que eles não possam inflamar . Eles cortam tanto o calor quanto a fumaça , o que importa onde a água pura espalharia o eletrólito ardente .

Supressão de aerossol usa compostos à base de potássio que liberam partículas finas e interrompem a reação química em cadeia do fogo . Esses sistemas derrubam incêndios de células únicas e múltiplas em segundos , e é por isso que eles aparecem em equipamentos fechados e algumas instalações de armazenamento . Eles esfriam muito menos do que a água , então o relógio de re-ignição ainda se aplica .

Cobertores de fogo são apenas temporários . Um cobertor específico de lítio suprime a chama e bloqueia o calor radiante . Ele compra tempo para pequenos incêndios , como um laptop ou um pacote de bicicleta elétrica . Ele não elimina a causa raiz do escape térmico , por isso é uma ponte para evacuação ou resfriamento de água , nunca o ponto final .

Para grandes instalações : proteger exposições e deixá - lo queimar .*Uma vez que um incêndio envolve um rack de bateria ou um pacote grande , a prática do serviço de bombeiros é muitas vezes proteger o que o rodeia e deixar as células envolvidas queimarem enquanto resfriam as adjacentes . Essa chamada pertence ao corpo de bombeiros , não ao pessoal da instalação - mas saber com antecedência impede o instinto de " combater " um incêndio que não pode ser combatido .

Prevenção : as regras que aplicamos em nossas próprias caixas de bateria .

Nós embarcamos em LiFePO …(fosfato de ferro de lítio) pacotes em nossas luzes de rua , e nós escolhemos que a química , em parte , por esta razão : O início de fuga térmica do LFP fica em torno de 270 ° C em células típicas , contra cerca de 150 - 210 ° C para produtos químicos de lítio à base de níquel .(valores típicos da indústria , dependentes de química e formato) . Não é à prova de fogo . Nada em uma bateria é . Mas compra margem , E margem é o que a prevenção é feita de .

• Carregue com o carregador certo , com assistência . Use o carregador fornecido com o dispositivo ou uma unidade de especificação idêntica . Não deixe os pacotes carregando durante a noite ou sem vigilância . Mantenha a área de carregamento ventilada - nunca carregue em um espaço confinado .
• Armazene fresco e com meia carga . 5 - 20 ° C é a janela de armazenamento que especificamos . Para armazenamento a longo prazo , mantenha cerca de 50% de carga e verifique-a periodicamente . Nunca armazene um pacote em um painel ou ao lado de um aquecedor .
• Aposentar-se em sinais de alerta . Bulging , rachado , ou vazamento de células são casos de eliminação , não reparar cases . So são aquecimento anormal , os tempos de carregamento que se estendem mais e mais , e perda de capacidade visível . Stop usando o pacote .
• Descarte através da reciclagem . Pacotes antigos vão para uma instalação de reciclagem , nunca o lixo . Para empresas que executam o armazenamento de bateria em escala , esta também é uma obrigação de conformidade - agendar a inspeção regular dos sistemas de supressão de incêndio ao lado dele .

O que esta página não abrange

Esta página cobre o comportamento e a resposta ao fogo de baterias de lítio para células e pacotes de consumo em escala comercial leve . Não abrange o projeto de sistema de armazenamento de energia de bateria (BESS) em escala de rede , a engenharia de conformidade com a NFPA 855 ou os regulamentos de transporte de materiais perigosos - essas são disciplinas separadas com seus próprios códigos . Consulte o nosso guia de temperatura do ambiente da bateria ou dimensione um sistema com a calculadora de dimensionamento da bateria .