Дорогой друг, что бы не пропустить новую статью, подпишись на канал !
Сегодня VoltsPRO расскажет вам об опасности возгорания литиевых аккумуляторах
В принципе, если используется качественный литий-ионный аккумулятор, соблюдаются все правила эксплуатации, то вероятность взрыва или возгорания крайне низка. Это примерно как пострадать от удара молнии: никто не застрахован, но происходит это очень редко.
Отдельно расскажем про тушение.
Литий-ионные аккумуляторы встречаются повсюду: в фонариках, электронных сигаретах, смартфонах, планшетах, ноутбуках, источниках бесперебойного питания. Благодаря развитию Li-ion технологии произошла технологическая революция во многих сферах деятельности. Эти легкие и емкие источники питания стали невероятно полезным изобретением, которое тем или иным способом пригодилось каждому из нас.
Устройство Li-ion аккумулятора
Главные составляющие в устройстве литий-ионного аккумулятора – это электроды: слой катода на алюминиевой фольге и слой анода на фольге из меди. В роли катода выступают соединения лития, например:
- LiMn2O4 – у высокотоковых элементов;
- LiCoO2 или LiNiCoAlO2 – у емкостных моделей;
- LiNiMnCoO2 – у ячеек со сбалансированным соотношением емкости и токоотдачи;
- LiFePO4 – у высокотоковых и морозоустойчивых моделей с увеличенным жизненным циклом (более 2000).
Материалом анода обычно выступает графит. Но, например, у литий-титанатных аккумуляторов вместо него применяется пентатитанат лития – Li4Ti5O12. Такая замена обеспечила LTO моделям огромный ресурс (3000–7000 циклов и больше), устойчивость к токовым нагрузкам (до 10С, импульсно – до 30С) и способность стабильно работать при температуре от −40 до +60 C. Но от химического состава зависит и номинальное напряжение элементов. Так, у большинства Li-ion аккумов номинальный вольтаж составляет 3,6–3,7 В, у моделей LiFePO4 – 3,2–3,3 В, а у LTO – 2,4 В.
Разделяет электроды пористый сепаратор, пропитанный электролитом на основе этилен-карбоната. Полученная конструкция из листов фольги с нанесенными на них материалами электродов и разделяющего их сепаратора сворачивается. В зависимости от принципа сворачивания, она приобретает цилиндрическую или призматическую форму.
Снаружи на элементы питания наносится герметичная оболочка из алюминия, стали или полимерного материала. Электроды присоединяются к клеммам-токосъемникам. Иногда корпус оснащают предохранительным клапаном для сброса давления при нештатных ситуациях.
Однако у любой технологии свои недостатки. Литий-ионные батареи чувствительны к высоким температурам и огнеопасны. Причем при нагреве они разрушаются
Пожарная опасность LI-Ion аккумуляторов
гораздо быстрее, чем обычно. Чтобы избежать проблем с безопасностью, производители применяют следующие средства:
- Вентиляционные отверстия или предохранительный клапан для сброса внутреннего давления. Они срабатывают при аварийных ситуациях, нарушении условий эксплуатации.
- Сепаратор из химически стабильного материала, обычно полиолефина, который служит предохранителем при нагревании элемента. При чрезмерном нагреве сепаратор плавится, что останавливает перемещение ионов и отключает ячейку.
- Позисторы (терморезисторы c положительным температурным коэффициентом). Они предотвращают, перегрев литий-ионного аккумулятора, защищая его от скачков тока.
- Защитные электронные платы. В зависимости от конструкции, они могут защищать от чрезмерного заряда или разряда, короткого замыкания, перегрева, перегрузки по току и прочих бед.
Как правило, литий-ионные аккумуляторы загораются из-за явления теплового разгона, когда повышение тока вызывает повышение температуры, а рост температуры в свою очередь способствует повышению тока – и так по цепочке. В итоге происходит резкий выброс тепловой энергии, способный разрушить аккумуляторную батарею, причинить ущерб электрическому транспортному средству, оборудованию, а также окружающим людям.
Теперь, когда мы знаем, почему загораются литий-ионные батареи, давайте рассмотрим 5 главных причин, по которым это происходит:
- Производственные дефекты. В процессе производства в литиевый элемент иногда попадают металлические частицы (примеси), если производители не заботятся о чистоте производственных помещений или материалов. Другой встречающийся дефект – слишком тонкие сепараторы, которые не были выявлены во время контроля качества.
- Недостатки конструкции. Многие машиностроительные предприятия стремятся сделать технику красивой, компактной, но при этом мощной и с максимальным запасом хода. Эти требования заставляют производителей батарей также разрабатывать компактные конструкции, помещая элементы большой емкости в меньший корпус, что может повредить электроды или сепараторы. Отсутствие хорошей системы охлаждения или вентиляционных отверстий не защищает от повышения температуры и внутреннего давления.
- Ненормальное или неправильное использование. Нахождение аккумулятора в вблизи от источника тепла или огня повышает риск взрыва. Умышленное или случайное проникновение в батарейный блок способно вызвать короткое замыкание и возгорание. Высоковольтная зарядка или чрезмерная разрядка также бывают опасны.
- Проблемы с зарядными устройствами. Опасность представляют короткое замыкание ЗУ или его сильный нагрев вблизи батареи. Использование неоригинального зарядного оборудования также чревато проблемами.
- Низкокачественные компоненты. Помимо производственных дефектов, использование низкокачественных компонентов считается распространенной причиной выхода из строя аккумуляторов. Растущая конкуренция ведет к снижению цен, заставляя производителей сокращать расходы там, где этого делать не стоит. Особенно опасно использование низкокачественной электроники системы управления батареей, поскольку она имеет решающее значение для безопасности и производительности.
Что делать, если литиевый аккумулятор загорелся
При возгорании на участке, где располагается литиево-ионная аккумуляторная батарея, залейте участок водой. В случае возгорания непосредственно аккумуляторной батареи ее не следует тушить водой. Необходимо охлаждать смежные аккумуляторные батареи и не допускать распространения огня. При тушении небольших очагов возгорания используйте углекислотные, порошковые или пенные огнетушители; однако эти огнетушители не могут потушить пламя на горящей аккумуляторной батарее. Горящая аккумуляторная батарея вызывает выгорание этих веществ. Предполагается, что практически любые возгорания литиево-ионных аккумуляторных батарей можно тушить водой. Однако при использовании воды образуется водород, который в присутствии воздуха образует взрывоопасную смесь. Можно также использовать огнетушители с LITH-X (графитовый порошок), с медным порошком, песок, сухую доломитовую землю или углекислый натрий. Эти материалы оказывают удушающее воздействие. Пожарные должны использовать при тушении индивидуальные дыхательные аппараты. При горении литиево-ионной аккумуляторной батареи выделяются токсичные газы, такие, как фторводород, оксиды углерода, алюминий, литий, медь и кобальт. При температурах выше 230º по Фаренгейту может образовываться летучий пятифтористый фосфор.
