Как тушить горящий литиевый аккумулятор?
Литий-ионные аккумуляторы хороши по многим параметрам, но при их использовании не стоит забывать о мерах предосторожности. В случае перезаряда, короткого замыкания, перегрева или разгерметизации Li-ion аккумуляторы и батареи могут загораться. Чтобы минимизировать такие риски, литиевые АКБ обязательно оснащают BMS платами для защиты и мониторинга рабочих параметров. Они контролируют напряжение ячеек, величину зарядных и разрядных токов, температуру и при отклонении любого параметра от нормы инициируют отключение АКБ от нагрузки или зарядного устройства.
Поэтому если четко соблюдать правила эксплуатации Li-ion батарей, вероятность их возгорания близка к нулю. Тем не менее, исключать такую возможность не стоит и лучше заранее узнать, как и чем правильно тушить литиевые АКБ. Например, возгорание или взрыв может произойти из-за неисправности БМС платы, проблем в работе системы охлаждения, необратимых химических изменений и других неполадок.
Как происходит возгорание?
Часто причиной самовозгорания аккумов становится короткое замыкание во внутренней структуре – контакт между катодом и анодом. Спровоцировать его способно и повреждение ячеек, и отклонение от производственной технологии, и рост дендритов при нарушении условий эксплуатации, например, при долгом хранении глубоко разряженных АКБ.
Короткое замыкание приводит к нагреву элементов питания. При 70–90 °C начинается разложение защитного слоя на аноде. После этого интегрированный в структуру анода литий начинает взаимодействовать с электролитом. На этом этапе выделяются летучие углеводороды. Температура и давление в ячейках продолжают расти, и при 180–200 °C включается в реакцию материал катода. Вследствие этой реакции в системе появляется кислород, провоцирующий самовозгорание ячеек и дальнейший стремительный рост температуры. Одновременно при 200–300 °C происходит термическое разложение электролита с дополнительным выделением тепла.
Кроме внутреннего короткого замыкания, к термическому разгону и разложению электролита, взаимодействующего с катодом и анодом, могут привести и другие причины. Например, превышение допустимых токов заряда или разряда, подключение к зарядному устройству слишком разряженной батареи (в которой уже произошли необратимые процессы химической деградации), перегрев и т.д.
Чем тушить литиевые аккумуляторы?
Тушить воспламенившуюся литиевую батарею нужно по-особому. Использовать воду не стоит, т.к. ее взаимодействие с горящим литием приведет к стремительному росту температуры, распаду воды на водород и кислород, термическому разгону и усилению горения. К тому же, при тушении водой происходит разбрызгивание горящего металла и расширение площади пожара. Аналогичный эффект наблюдается и при использовании песка, углекислотных или обычных порошковых огнетушителей. Такие средства для тушения горящего лития не подходят.
В такой ситуации понадобятся специальные огнетушащие средства – порошковые огнетушители класса D, которые содержат наполнитель из графита, нитрида бора или карборунда. При их отсутствии для тушения пожара можно использовать поваренную соль. Если возгорание происходит на открытой местности, и огонь не грозит окружающим предметам, можно просто контролировать обстановку и дождаться, пока процесс горения прекратится.
При первых признаках самовозгорания – когда появился дым, но батарея еще не горит – можно бросить ее в ванну или кастрюлю и накрыть сверху кастрюлей или крышкой. С частного дома или одноэтажного здания можно выбросить задымившуюся АКБ на свободное пространство на улице, чтобы минимизировать риск возгорания окружающих предметов. Помните, что при горении лития опасно не только пламя, но и выделяющиеся газы. Они токсичны и могут вызвать отравление, поэтому вдыхать их опасно. Поэтому контролируйте процесс выгорания лития с безопасного расстояния, а затем тщательно проветрите место возгорания.
Выводы
Литиевые батареи тушат специальными порошковыми огнетушителями класса D, предназначенными для тушения горящих металлов и сплавов, когда горение происходит с высокой температурой и сильным искрением. Огнетушители такого типа производятся с наполнителями из нитрида бора, графита или карборунда. Тушить огонь будет проще, если поместить воспламенившуюся батарею в негорючую емкость или на негорючую поверхность и выждать время до полного выгорания лития и остывания нагретых поверхностей. При этом важно позаботиться об отводе токсичных газов и избегать их вдыхания.
Чтобы локализировать пожар, можно воспользоваться поваренной солью или перевернутой кастрюлей. Ограничивать доступ воздуха к горящей литиевой батарее не обязательно, т.к. в процессе внутренних химических реакций она получает достаточно кислорода для горения и его доступ извне не играет значимой роли. Чтобы не пришлось тушить Li-ion накопители энергии, соблюдайте правила их эксплуатации, а если все же тушить пришлось, не паникуйте и следуйте изложенным рекомендациям.
В предыдущей статье блога VirtusTec.ru мы рассказали о роли Li-ion элементов питания в развитии возобновляемых источников энергии.
