чем тушить литиевые аккумуляторы

Причины возгораний Li-ion аккумуляторов, как и чем их тушить

Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы внешне напоминают привычные пальчиковые батарейки, однако имеют огромное преимущество над ними в силе тока и емкости. Им нашлось применение в современных как бытовых приборах, так и в технике: от смартфонов до электромобилей.

Сотовый телефон. Почему они загораются и взрываются?

Следует помнить, что как и любая другая батарейка, литий-ионный аккумулятор несет в себе некоторые риски. Несмотря на то, что такая батарейка имеет относительно небольшой размер, последствия ее взрыва могут быть весьма печальными. Неправильная эксплуатация и утилизация могут стать причиной ожога, отравления и загрязнения окружающей среды.

Но, пожалуй, самое страшное, что может случиться в квартире – это пожар. А значит, каждый обязан быть в курсе того, что делать, если причиной возгорания стал литий-ионный аккумулятор.

Прежде всего следует отметить, что возгорание аккумулятора этого типа – крайне редкое дело. Он скорее вздуется, и из него вытечет электролит, но тем не менее в новостях каждый год описывают случаи взрыва аккумуляторов у смартфонов и прочих гаджетов.

Причины взрыва

Для того чтобы понять отчего происходит самовозгорание литий-ионных аккумуляторов, стоит вспомнить школьный курс физики и химии. Причина кроется в коротком замыкании между катодом и анодом, при котором повышается сила тока, явление разогревает элемент питания. Когда температура нагрева находится в пределах 70-90° С расплавленный литий вступает в реакцию с электролитом.

Теперь самое время вспомнить, что присутствие углеводородов, окислителя в виде кислорода и высокая температурная отметка – идеальное сочетание для взрыва.

В дальнейшем стоит ожидать, что взрывной волной будет сорвана крышка батарейного отсека либо пострадает девайс целиком. Второй вариант несет в себя серьезную опасность для пользователя устройства. Не исключено что, нагрев аккумулятора достигнет температуры 660-900 °С. Явление станет свидетельством реакции электролита и графита, расплавится алюминиевый токоприёмник.

Короткое замыкание, как правило, становится следствием физического воздействия на батарею. Если при ударе анод и катод соприкоснутся, подобный исход запустит необратимую реакцию.

Еще одной причиной самовозгорания может стать банальный перегрев, вызванный эксплуатацией неподходящего зарядного устройства или длительного пребывания электроприбора под солнцем. Из-за воздействия высокой температуры АКБ распирает, скорость химических реакций значительно возрастает.

Старение аккумулятора тоже увеличивает риск возгорания смартфона, планшета и гироскутера.

Чаще всего взрываются батарейки, чей срок службы давно истек. По прошествии 4-5 лет корпус и внутренности батарейки претерпевают изменения вследствие действия электролита, и потому аккумулятор становится крайне уязвим к перепаду температур, вибрации, короткому замыканию и механическим повреждениям. Из-за замыкания химические вещества, содержащиеся внутри аккумулятора, вступают в реакцию и образуют газы. Он начинает греться и вздувается.

Почему взрываются

Как тушить

Как бы мы не старались избежать неприятных ситуаций связанных с возгоранием АКБ, от приобретения некачественной продукции никто не застрахован. Столкнувшись с проблемой возгорания аккумулятора, принадлежащего смартфону, планшету или гироскутеру необходимо четко следовать правилам ликвидации горения:

Что делать, если загорелась аккумуляторная батарея мобильного устройства (гаджета)

Внимание. Если химическая реакция в аккумуляторе запущена, остановить ее вряд ли удастся. Либо она прекратится без всякого вмешательства, либо прибор взорвется. Как бы там ни было, стоит позаботиться о том, чтобы последствия были минимальными:

Важно. Для тушения чистого лития нельзя использовать воду, соединяясь с ней вещество образует взрывоопасную смесь.

К счастью в современных АКБ в чистом виде металлический литий не применяется, поэтому тушение водой им не повредит. Если же инцидент коснулся не перезаряжаемой литиевой батарейки, тут уж нужно поберечься.

Если устройство было подключено к сети, в первую очередь нужно выдернуть шнур из розетки. Горение аккумулятора от этого не прекратится, но так вы обезопасите себя и свою квартиру от больших повреждений. Постарайтесь отнести устройство в огнеупорное место, например, в ванну или кухонную раковину. Дайте ему просто выгореть и остыть, а затем утилизируйте.

Порошковый огнетушитель – самое действенное средство борьбы с горящим литий-ионным аккумулятором. Но в критической ситуации подойдут любые стандартные противопожарные меры: тушение водой, песком, плотной тканью.

Следует напомнить, что мы говорим об аккумуляторах маленького размера. Тушение водой крупных Li-ion батарей, которыми оснащены электромобили, крайне опасно из-за бурной реакции лития с водой.

Воспламенение аккумулятора

Источник

Сообщений: 5659
Рейтинг: 27031

Итак. Ситуация в следующем.

До этого уже были случаи возгорания электротранспорта. То кажется в Курске сгорел гараж с машиной и со всем содержимым, от замыкания в электровелосипеде.

Я предложил использовть огнезащитное полотно ПП1200.

Списался с директором производства. Обрисовал ситуацию, показал несколько роликов. Он всё понял, прочёл очень интересный урок по самой физике процесса.

Будем общаться и дальше надеюсь.

Я копирую ответ директора. Где расписана физика процесса.

У нас есть человек кто готов устроить тест в квартире, применить огнетушащий состав NOVEC 1230, где бы достать для теста литра два вещества?

Итак. Ответдиректора производства где выпускают противопожарные полотна ПП1200″

«Добрый вечер.
Информацию принял. Как правило, если я правильно понимаю, в этих устройствах установлены литий-ионные аккумуляторы.

Литий-ионные аккумуляторы состоят из анода и катода, разделённых пористым полимерным сепаратором.

Активным материалом катода чаще всего являются оксиды переходных металлов со встроенными в кристалл ионами лития. В аноде обычно используется графит. Электролит, которым залита электрохимическая ячейка, представляет собой органический раствор солей лития.

При первой зарядке, производимой фирмой-изготовителем, при встраивании лития в анод на электродах (особенно на аноде) образуется защитный ион-проводящий слой (SEI), состоящий из разложившегося электролита.

Этот слой защищает электроды от паразитических реакций с электролитом. Чаще всего причиной самовозгорания аккумуляторов является короткое замыкание внутри электрохимической ячейки. Электрический контакт между анодом и катодом может возникнуть по многим причинам.

Это может быть, например, механическое повреждение ячейки. Ещё внутреннее короткое замыкание возникает из-за нарушения технологии производства при неровной нарезке электродов или попадании металлических частиц между анодом и катодом, что ведёт ко повреждению пористого сепаратора.

Также причиной внутреннего короткого замыкания может быть «прорастание» цепочек металлического лития (дендритов) через сепаратор.

Такой эффект возникает, если ионы лития не успевают встроиться в кристалл анода при слишком быстрой зарядке или низкой температуре, а также если ёмкость активного материала катода превышает ёмкость анода, в результате чего на поверхности анода появляются микроскопические отложения, которые постепенно растут.

Итак, после того, как произошло короткое замыкание, аккумулятор начинает нагреваться. Когда температура достигает 70-90 °C, ион-проводящий защитный слой на аноде начинает разлагаться.

Когда температура достигает 180-200 °C, материал катода, обычно представляющий из себя оксид переходных металлов со встроенным в кристалл литием, вступает в реакцию диспропорционирования и выделяет кислород.

Вот тут-то и происходит самовозгорание и ещё более резкий скачок температуры, сопровождающийся выбросом разогретых внутренностей аккумулятора наружу.

Параллельно идёт термическое разложение электролита (200-300 °C), также выделяющее тепло. И, в конце концов, в реакцию с электролитом (если он ещё остался) вступает графит, а когда температура достигает 660 °C, плавится алюминиевый токоприёмник.

При замерах температуры в лаборатории АГПС МЧС РФ выше 900°C температура обычно не поднимается, так как разлагаться уже нечему.

Помимо внутреннего короткого замыкания существуют и другие причины самовозгорания: перегрев аккумулятора, неправильная зарядка/разрядка (превышение максимально допустимого напряжения, зарядка на высоких токах, слишком глубокая разрядка), и т.д.

Но все эти причины приводят к одному результату: термическому разгону и разложению электролита при взаимодействии с электродами. Различаются только порядки вышеописанных реакций и их скорость.

Не плохая идея изготовить трехслойные мешки для упаковки, транспортировки и хранения гироскутеров и моноколес. У меня есть идея по этому вопросу.

Наше предприятие несколько лет назад выполняло спец.заказ по изготовлению «мешков» для перевозки особо важных документов. На базе этого изделия № 5 мы можем изготовить опытные образцы.

Предложение: присылайте размеры гироскутеров и моноколес, а мы за 1-2 дня разработаем и изготовим опытный образец.

Можно испытать и произвести возгорание аккумуляторной батареи старого гироскутера или моноколеса. Полагаю, что результаты будут удовлетворительными. Это первый аспект.

Второй аспект: экономическая составляющая. в принципе, цену на данное изделие могу сказать через 1-2 дня, условия для серийного производства имеются. Соответствующие испытания проведем, заключения и сертификаты мы оформим.»

Используются Литиево-Ионные, Литиево-Полимерные, Литиево-Желзнофосфатные аккумуляторы. Это такие сборки от 174 Wh до неимоверно страшных если взорвётся 1680Wh. Лично у меня 680Wh.

Вот пару роликов как всё начинается и как потом разгорается.

Сообщений: 8258
Рейтинг: 31984

У нас есть человек кто готов устроить тест в квартире, применить огнетушащий состав NOVEC 1230, где бы достать для теста литра два вещества?

С.А.Дауэнгауэр (ГК «ПОЖТЕХНИКА»)

Сообщений: 5659
Рейтинг: 27031

Viziri
Бывалый

Мда, видел я эту тему на ТОМ форуме; То-же, знаете, ли призадумался. Где и как хранить, чем тушить и как заряжать. Дело в том, что к, примеру в саду я как правило ставлю свой самокат на зарядку на ночь. В сенях (крыльцо) деревянного садового домишки. Отдельно ставить дымарь и как-то оборудовать уголок в соответствии с требованиями – кучеряво выйдет. Пока вот обещали достать минвату используемую у нас в производстве для теплоизоляции печей отжига (+1200 гр.). Пока оберну АКБ этим материалом, вместо пенофола. Но как понятно размер отсека АКБ сильно ограничен и использовать что-то более глобальное не представляется возможным. Вот к примеру размеры отсека на моём эл.самокате:

Видно, что места тут кот наплакал.

Сообщений: 5659
Рейтинг: 27031

Сообщений: 382
Рейтинг: 1758

Буран возможно сгодится для этой цели.

Например, «БУРАН-2,5-2С предназначен для локализации и тушения пожаров класса А, В, С и электрооборудования, находящегося под напряжением без ограничения величины.»

1581 руб. + дымовик дешёвенький с бп и релюшкой

2т.р. всё удовольствие

Если загорится, бахнет, потушит или притушит, ну и народ разбудит.

Freeze
Бывалый

Сообщений: 460
Рейтинг: 2175

Тогда ещё приёмо контрольный какой никакой с перезапросом ставить надо,и то от ложняка может не спасти.

Кстати БУРАН-2,5-2С и без датчика сработает при температуре 180 с

Сообщений: 5659
Рейтинг: 27031

Созвонился с Неплоховым Игорем Геннадьевичем www.firepro.ru

Сообщений: 382
Рейтинг: 1758

БУРАН-2,5-2С и без датчика сработает при температуре 180 с

Тем более Остап Сергей :))) вообще хочет

начать тушить процесс замыкания аккумуляторов в самом начале

Не думаю, что есть лучше решение за схожие деньги.

Можно конечно поставить некие датчики, измеряющие. некие параметры самого акк-ра, и от них поставить сработку Бурана.

Но это всё самоделкинство, из-за которого вполне можно

потом от порошка квартиру отмывать

Viziri
Бывалый

Припёрли мне этот супер теплоизоляционный материал, короче.

Абсолютно не горит от огня зажигалки. Не спекается.

Устойчив к лазерному излучению (синий лазер 2.5Вт).

Для наибольшего нагрева тестируемое место было заранее намеренно зачернено копотью от зажигалки.

Стойкость к автогеновым горелкам проверю в ближайшее время.

Забавно, что никто уже не помнит, как он называется. Но штука реально хороша!

Я это к чему – по моему разумению следует сыграть на предотвращение дальнейшего распространения, максимально затруднив распространение высоких температур (первый рубеж обороны), а не бороться с уже вырвавшимися продуктами горения (датчики и пр.огнетушители второго рубежа обороны).

Источник

Что вы можете сделать, если батарея телефона перегрелась и загорелась — чем тушить литиевые аккумуляторы?

С этой инструкцией вы узнаете, что делать, когда перегрелась батарея, либо невозможно распознать может ли она загореться.

Запомните — если аккумулятор начал издавать звуки вроде постукивания, лопающихся пузырей или шипения, то немедленно по возможности вынесите его на улицу или в крайнем случае разместите подальше от легковоспламеняющихся материалов на каменную поверхность.

О том, как вести себя в различных чрезвычайных ситуациях, связанных с элементами питания литиевого типа читайте дальше.

Загорелась батарея смартфона — как и чем потушить?

1. В первую очередь нужно обесточить, то есть отключить зарядное устройство, не притрагиваясь при этом к самому гаджету.

2. Если вы не можете добраться до зарядника (например, он за диваном, а пожар уже начался), то обесточьте помещение (отключите автоматы или рубильник на электросчётчике).

3. Чем меньше мобильное устройство, тем больше шансов потушить его стандартными средствами пожаротушения: пенным, газовым или порошковым огнетушителем.

4. Вопреки распространённым в Интернете байкам, тушить литиевые аккумуляторы водой можно (кроме промышленных, которые в гаджетах не используются).

5. Тушить водой Li-Ion и Li-Poly безопасно, так как в мобильных устройствах металлический литий содержится в очень небольшом количестве, чтобы вступать в бурную реакцию с водой.

6. В самолётах, на производственных предприятиях, инженерных лабораториях и других промышленных комплексах официально разрешено тушить аккумуляторы водой.

7. В домашних условиях загоревшуюся технику безопаснее всего изолировать (так делают пожарные для минимизации повреждений), например, накинув на неё жестяной таз или кастрюлю, дав ей прогореть без последствий для соседствующих восприимчивых к огню и нагреву предметов.

8. Если изолировать не получается, то уберите и охладите водой всё горючее, что находится рядом с взорвавшейся батареей и открытым огнём.

9. С недавних пор американские авиалинии стали закупать специальные несгораемые мешки для портативной электроники, с помощью которых можно изолировать неисправный гаджет до конца полёта.

10. Самым лучшим решением в данной ситуации будет ещё на этапе замыкания аккумулятора (когда только пошёл дым) бросить гаджет в ведро с водой (он не потушится уже всё равно и будет догорать даже в воде) или выбросить в место, где его разрыв и горение не причинят вреда окружению или последствия окажутся минимальными.

11. При попытке тушить аккумуляторные батареи помните, что в процессе горения выделяется огромное количество углекислого газа и выбрасываются в воздух этилен, пропилент, растворители органического типа, которые очень вредны для человека и животных.

12. Посмотрите чек-лист из 10 пунктов, с помощью которых можно определить степень опасности аккумулятора в вашем смартфоне.

Металлический литий действительно вступает в реакцию с водой, но в смартфонах, планшетах и ноутбуках его содержится слишком мало. Для литий-металлических АКБ (например, в промышленности) требуется специальный огнетушитель D-класса. В большинстве случаев пожарные дают выгореть Li-Ion батарее, контролируя процесс так, чтобы огнём не задело окружающие предметы и материалы. Помните, что даже потушенный смартфон всё ещё представляет угрозу из-за оставшихся опасных элементов.

Источник

Аспекты безопасности литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионная технология в целом безопасна, но количество произведенных аккумуляторов этой системы исчисляется миллионами, и следовательно невозможно, чтобы абсолютно все они работали без сбоев. В 2006 году всего лишь несколько случаев возгорания вынудили корпорацию Sony отозвать более чем 6 миллионов литий-ионных аккумуляторов. Изучение дефектных аккумуляторов показало, что к этому привел контакт частей аккумулятора с микроскопическими металлическими частицами, вследствие чего возникало короткое замыкание.

Производители аккумуляторов стараются свести к минимуму наличие таких частиц, но сложные технические процессы при сборке делают задачу ликвидации абсолютно всех посторонних веществ трудновыполнимой. Современные элементы с ультратонкими сепараторами размером 24 микрометра или меньше (1 мкм = 0,001 мм) более чувствительны к загрязнениям, чем ранние конструкции с более низкими показателями емкости. В то время как элемент типоразмера 18650 емкостью 1350 мАч выдерживает проникновения гвоздя, элемент с большей плотностью энергии и емкостью 3400 мАч при таком же тесте может воспламениться. (Смотрите также BU-306: Какую функцию выполняет в электрической батарее сепаратор) К слову, можно отметить, что тест на проникновение гвоздя реально существовал, но современные стандарты больше не предписывают производителям обязательно его проводить.

Литий-ионные технологии, использующие оксиды металлов, постепенно приближаются к теоретическому пределу удельной энергоемкости. И вместо того, чтобы оптимизировать мощность, производители батарей вынуждены уделять все больше внимания совершенствованию производственных методов, которые призваны повысить безопасность и увеличить долговечность батарей. Но настоящей проблемой являются те редкие случаи, когда короткое замыкание возникает внутри самого электрического элемента. Внешние периферийные устройства защиты в данном случае являются просто неэффективными. Отозванные в 2006 году аккумуляторы Sony выполняли внутренние тесты безопасности, но все же это не спасло их от нескольких случаев возгорания.

Существует два основных типа сбоев электрических батарей. Первый из них связан с ошибками проектирования самой батареи или отдельных ее компонентов. Именно такие дефекты при обнаружении приводят к массовым отзывам уже произведенных аккумуляторов. Более сложными случаями являются моменты, когда дефекты напрямую не связаны с конструкцией батареи. Чаще всего они проявляются вследствие неправильной эксплуатации, например, в случае зарядки при низкой температуре или при работе в условиях сильной вибрации.

Неравномерная пропитка сепаратора электролитом также может привести к сбою батареи. Плохая проводимость на более сухих участках увеличивает сопротивление, что приводит к нагреву участка, что в свою очередь ослабляет целостность сепаратора. Нагрев во всех случаях является врагом электрической батареи.

1. Что делать в случае перегрева батареи

Если вы заметили, что литий-ионная батарея перегрета, издает шипящие звуки или вздулась, немедленно переместите устройство подальше от горючих материалов или поместите его на огнеупорную поверхность. Если возможно, то вообще лучше извлечь такой аккумулятор и вынести его на улицу.

При небольшом возгорании литий-ионного аккумулятора к нему необходимо применить стандартные противопожарные действия. Это может быть использование пенного огнетушителя или любого другого, например, наполненного углекислым газом или порошкообразной массой. Если пожар возник на борту самолета, существуют специальные инструкции, которые позволяют экипажу использовать любые доступные средства, включая воду. Тушение водой литий-ионных аккумуляторов является безопасным, так как в них содержится очень малое количество вступающего в бурную реакцию с водой металлического лития. Вода также способствует охлаждению области возгорания и предотвращает распространение пламени. В научно-исследовательских центрах и на заводах по производству аккумуляторов вода также является основным средством тушения пожаров.

Большое же возгорание литий-ионного аккумулятора, такое как, например, в электромобиле, тушить водой неэффективно. Возможно использование воды с добавлением медного порошка, но это крайне недешёвый метод.

При обнаружении возгорания литий-металлического аккумулятора используйте только огнетушитель класса D, так как количество лития в таком аккумуляторе является значительным, и тушение водой только увеличит огонь.

ВНИМАНИЕ: Не используйте огнетушитель класса D для тушения других типов пожаров, так как они рассчитаны на тушение металлов и металлсодержащих веществ.

Рисунок 1: Поврежденный перегревом литий-ионного аккумулятора ноутбук. По утверждению хозяина, ноутбук сильно нагрелся, начал издавать шипящий звук и заполнил всю комнату едким дымом.

При тепловом пробое аккумулятора происходит довольно сильное газообразование, главным образом, углекислого газа (CO2). Также происходит выброс продуктов горения вследствие воздействия высокой температуры. Испаряется этилен и пропилен, входящие в состава электролита, а также органические растворители.

Стоит отметить, что безопасность современных литий-ионных аккумуляторов довольно высока, а случаи теплового пробоя очень редко возникают при правильной эксплуатации. Но в то же время эти редкие случаи возгорания аккумуляторов на основе лития у всех на слуху, иногда регистрируемые случаи выхода из строя никелевых и свинцовых аккумуляторов почему-то не вызывают такого же интереса. Причиной коллапса аккумулятора может быть износ сепаратора, небрежное обращение или чрезмерное воздействие температуры или вибрации.

2. Рекомендации по работе с литий-ионными аккумуляторами

Литий-ионные аккумуляторы содержат довольно мало металлического лития, и в случае возгорания могут быть потушены водой. Но для тушения литий-металлических батарей необходим только огнетушитель класса D.

Следует помнить, что вода активно взаимодействует с литием, поэтому в случае недоступности огнетушителя класса D воду можно использовать только для предотвращения распространения огня.

Для наиболее эффективного тушения возгорания литий-ионного аккумулятора следует использовать пенный, порошковый или огнетушитель с углекислым газом.

Если отсутствует возможность потушить возгорание, то следует дать выгореть аккумулятору безопасным и контролируемым способом.

Будьте осторожны, так как каждый электрический элемент аккумулятора может привести к цепной реакции и воздействовать на соседние элементы. Даже внешне полностью выгоревший аккумулятор может еще содержать небезопасные элементы.

Источник