Koncepcja ochrony przeciwpożarowej dla systemów akumulatorów litowo-jonowych: zapewnienie bezpieczeństwa i ograniczenie ryzyka

Akumulatory litowo-jonowe (Li-ion) stały się niezbędne w różnych zastosowaniach, od przenośnej elektroniki po pojazdy elektryczne (EV) i systemy magazynowania energii. Ich zdolność do magazynowania znacznych ilości energii w kompaktowej, wydajnej konstrukcji sprawia, że ​​są preferowanym wyborem w wielu branżach. Jednak pomimo swoich zalet akumulatory litowo-jonowe stwarzają poważne ryzyko pożaru, szczególnie w przypadku przegrzania, przeładowania lub uszkodzenia fizycznego.

Pożary spowodowane przez baterie litowo-jonowe są trudne do stłumienia i niebezpieczne ze względu na lotny charakter zaangażowanych chemikaliów. Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na baterie litowo-jonowe wzrasta znaczenie opracowywania i wdrażania praktycznych koncepcji ochrony przeciwpożarowej w celu zminimalizowania ryzyka i zwiększenia bezpieczeństwa. W tym wpisie na blogu zostaną omówione podstawowe elementy koncepcji ochrony przeciwpożarowej dla systemy akumulatorów litowo-jonowych, skupiając się na strategiach zapobiegania, wykrywania, gaszenia i łagodzenia skutków pożarów w celu ochrony przed pożarami spowodowanymi przez baterie.

Zrozumienie ryzyka pożaru baterii litowo-jonowych

Pożary baterii litowo-jonowych są szczególnie niebezpieczne ze względu na ich wysoką gęstość energii i skład chemiczny. Różne czynniki, w tym niekontrolowane rozprzestrzenianie się ciepła, uszkodzenia mechaniczne lub wady produkcyjne, mogą wywołać reakcje prowadzące do pożarów.

Główne przyczyny pożarów akumulatorów litowo-jonowych

• Ucieczka termiczna:Jest to najczęstsza przyczyna pożarów baterii. Kiedy ogniwo baterii Li-ion osiągnie krytyczną temperaturę z powodu przeładowania, wewnętrznych zwarć lub uszkodzeń, może to zainicjować reakcję łańcuchową, która spowoduje zapalenie się baterii lub jej eksplozję.
• Przeładowanie:Ładowanie akumulatora ponad jego pojemność może powodować wydzielanie się nadmiernej ilości ciepła i wywołać niekontrolowany wzrost temperatury.
• Uszkodzenie mechaniczne:Uszkodzenia fizyczne, takie jak przebicie lub zgniecenie, mogą naruszyć wewnętrzną strukturę akumulatora, powodując zwarcia i ryzyko pożaru.
• Wady produkcyjne:Niewystarczająca kontrola jakości w procesie produkcji może skutkować wadami, takimi jak wadliwa izolacja lub niewłaściwy montaż ogniw, co zwiększa prawdopodobieństwo awarii akumulatora i pożaru.
• Narażenie na działanie ciepła zewnętrznego:Akumulatory wystawione na działanie nadmiernego ciepła zewnętrznego, np. w pożarze samochodu lub na przegrzanie spowodowane warunkami środowiskowymi, mogą się zapalić.

Konsekwencje pożarów akumulatorów litowo-jonowych

• Pożary o wysokiej temperaturze:Pożary akumulatorów litowo-jonowych mogą osiągać ekstremalne temperatury, często przekraczające 1,000°C (1,832°F), przez co trudno je opanować i ugasić.
• Toksyczne gazy i dym:W procesie spalania baterii litowo-jonowych uwalniają się trujące gazy, np. fluorowodór (HF), które stanowią poważne zagrożenie dla zdrowia.
• Ryzyko wybuchu:Bateria może czasami eksplodować z powodu wzrostu ciśnienia wewnątrz ogniw, powodując poważne szkody i zagrożenie dla osób znajdujących się w pobliżu.

Środki ochrony przeciwpożarowej dla systemów akumulatorów litowo-jonowych

Odpowiednia ochrona przeciwpożarowa dla systemy akumulatorów litowo-jonowych wymaga wielowarstwowego podejścia, łączącego środki zapobiegawcze, wczesne wykrywanie, tłumienie pożaru i bezpieczne powstrzymywanie. Każdy komponent jest niezbędny do łagodzenia ryzyka związanego z pożarami baterii i minimalizowania potencjalnych szkód.

Zapobieganie: Zmniejszanie prawdopodobieństwa pożarów baterii

Zapobieganie pożarom baterii jest pierwszym krokiem w każdej koncepcji ochrony przeciwpożarowej. Osiągnięcie tego celu wymaga starannego projektowania, kontroli operacyjnych i systemów monitorowania.

• Projektowanie i jakość produkcji baterii:Upewnij się, że baterie są produkowane zgodnie z rygorystycznymi normami bezpieczeństwa. Prawidłowa konstrukcja ogniw, wysokiej jakości materiały i kompleksowe testy mogą pomóc zapobiec wewnętrznym awariom i wadom.
• System zarządzania baterią (BMS):BMS monitoruje i kontroluje kluczowe parametry, takie jak napięcie, temperatura i cykle ładowania/rozładowania. Zapewnia, że ​​baterie działają w bezpiecznych granicach, zapobiegając przeładowaniu i przegrzaniu.
• Systemy zarządzania ciepłem:Akumulatory litowo-jonowe generują ciepło podczas cykli ładowania i rozładowywania. System zarządzania termicznego, taki jak aktywne lub pasywne chłodzenie, pomaga utrzymać optymalną temperaturę i zmniejsza ryzyko niekontrolowanego wzrostu temperatury.
• Bezpieczne przechowywanie i obchodzenie się z produktem:Prawidłowe warunki przechowywania są kluczowe, aby zapobiec awarii baterii, w tym unikanie narażenia na ekstremalne temperatury i uderzenia fizyczne. Ognioodporne obudowy lub szafy mogą bezpiecznie przechowywać baterie w instalacjach na skalę przemysłową.
• Kontrola jakości i testowanie:Rygorystyczne testy przeprowadzane w trakcie procesu produkcji, obejmujące testy wytrzymałości elektrycznej, termicznej i mechanicznej, gwarantują identyfikację wadliwych baterii zanim trafią one na rynek konsumencki.

Wykrywanie: Wczesne systemy ostrzegania

Wczesne wykrycie potencjalnego zagrożenia pożarowego jest kluczowe dla zapobiegania eskalacji. Monitorowanie stanu baterii pozwala na identyfikację anomalii, zanim doprowadzą do pełnowymiarowego pożaru.

• Monitorowanie temperatury:Zintegrowane czujniki mogą stale monitorować temperaturę poszczególnych ogniw lub całego akumulatora. Nieprawidłowe wzrosty temperatury mogą wskazywać na potencjalny niekontrolowany wzrost temperatury, co powoduje wczesne ostrzeżenie.
• Monitorowanie napięcia i prądu:Odchylenia napięcia lub natężenia prądu mogą być oznaką awarii, np. przeładowania, zwarcia lub awarii wewnętrznej, co może doprowadzić do pożaru.
• Systemy detekcji gazu:Baterie mogą uwalniać łatwopalne gazy przed zapaleniem. Detektory gazu mogą być instalowane w celu monitorowania gazów, takich jak fluorowodór (HF) lub inne niebezpieczne substancje chemiczne.
• Wykrywanie dymu:Czujniki dymu zamontowane w obszarach lub obudowach magazynów baterii mogą zapewnić wczesne ostrzeżenie o pożarze, umożliwiając szybką reakcję, zanim ogień się rozprzestrzeni.

Gaszenie: Systemy gaszenia pożarów akumulatorów litowo-jonowych

Gdy już wybuchnie pożar, należy go szybko opanować i stłumić, aby zminimalizować szkody i zapewnić bezpieczeństwo ludzi i mienia. Jednak pożary baterii litowo-jonowych wymagają specjalistycznych systemów tłumienia ze względu na ich wyjątkowe właściwości.

• Systemy gaszenia pożarów przy użyciu czystego środka gaśniczego:Systemy gaszenia pożaru Clean Agent, takie jak FM-200, NOVEC 1230 lub CO2, obniżają poziom tlenu w otaczającym środowisku, tym samym tłumiąc spalanie. Czyste środki są szczególnie skuteczne w ochronie sprzętu elektronicznego i infrastruktury bez powodowania uszkodzeń.
• Gaśnice klasy D:Gaśnice klasy D zawierające środki proszkowe przeznaczone do pożarów metali mogą być używane do małych pożarów akumulatorów litowo-jonowych. Proszki te tłumią ogień i zapobiegają dalszym reakcjom.
• Systemy mgły wodnej:Mgła wodna skutecznie obniża temperaturę wokół ognia, chłodzi akumulator i zapobiega jego rozprzestrzenianiu się. Jednak tłumienie na bazie wody należy stosować ostrożnie, ponieważ może powodować zwarcia w układach elektrycznych. Jest ona ogólnie odpowiednia do obudów akumulatorów, a nie bezpośrednio na samych akumulatorach.
• Systemy zraszaczowe:Choć z uwagi na ryzyko zagrożeń elektrycznych systemy tryskaczowe zazwyczaj nie są zalecane do gaszenia pożarów akumulatorów litowo-jonowych, można je stosować w określonych miejscach, takich jak pomieszczenia lub budynki, w których przechowywane są akumulatory, w celu gaszenia pożarów, które mogłyby rozprzestrzenić się na okoliczne obszary.

Ograniczanie: Zapobieganie rozprzestrzenianiu się ognia

Ograniczenie jest niezbędne do ochrony przeciwpożarowej systemów akumulatorów litowo-jonowych, szczególnie w instalacjach na dużą skalę, takich jak systemy magazynowania energii. Zapobieganie rozprzestrzenianiu się ognia z jednego ogniwa lub modułu akumulatora na inny może znacznie zmniejszyć powstałe szkody.

• Obudowy ognioodporne:Obudowy akumulatorów wykonane z materiałów ognioodpornych mogą zapobiec rozprzestrzenianiu się ognia na inne części systemu, zapewniając dodatkową ochronę.
• Podział na przedziały:Podzielenie dużych systemów baterii na mniejsze, odizolowane sekcje może pomóc ograniczyć rozprzestrzenianie się ognia. Jeśli jedna sekcja się zapali, druga pozostanie nienaruszona, co umożliwi kontrolowane działania gaśnicze.
• Zautomatyzowane mechanizmy izolacji:Niektóre systemy wykorzystują zautomatyzowane techniki izolacji, aby odłączyć uszkodzone pakiety baterii lub ogniwa od reszty systemu. Wdrożenie tych środków pomaga zapobiegać rozprzestrzenianiu się niekontrolowanego wzrostu temperatury i minimalizuje ogólne ryzyko.

Najlepsze praktyki ochrony przeciwpożarowej w systemach akumulatorów litowo-jonowych

Oprócz rozwiązań technicznych wymienionych powyżej, istnieje kilka najlepszych praktyk, których organizacje powinny przestrzegać, aby zwiększyć ochronę przeciwpożarową w systemach akumulatorów litowo-jonowych:

• Szkolenie i świadomość:Regularnie przeprowadzaj szkolenia personelu w zakresie postępowania w przypadku pożaru akumulatorów litowo-jonowych i upewnij się, że pracownicy są zaznajomieni ze szczegółowymi systemami ochrony przeciwpożarowej.
• Regularne przeglądy i konserwacja:Regularnie sprawdzaj systemy akumulatorów, systemy przeciwpożarowe i urządzenia bezpieczeństwa, aby mieć pewność, że wszystko działa prawidłowo.
• Praktyki bezpiecznego ładowania:Upewnij się, że wszystkie akumulatory są ładowane za pomocą certyfikowanych ładowarek i że proces ładowania jest monitorowany w celu uniknięcia przeładowania.
• Zgodność z normami bezpieczeństwa:Należy stosować się do lokalnych i międzynarodowych norm bezpieczeństwa, takich jak UL 2054, IEC 62133 i NFPA 855, które zawierają wytyczne dotyczące bezpiecznej instalacji i eksploatacji systemów akumulatorów litowo-jonowych.

Podsumowanie

Ochrona przeciwpożarowa dla systemy akumulatorów litowo-jonowych jest krytyczny dla zapewnienia bezpiecznej eksploatacji tych potężnych urządzeń do magazynowania energii. Opracowanie kompleksowej koncepcji ochrony przeciwpożarowej jest niezbędne ze względu na rosnące uzależnienie od akumulatorów litowo-jonowych w różnych branżach. Skupienie się na zapobieganiu, wczesnym wykrywaniu, tłumieniu i powstrzymywaniu może złagodzić ryzyko związane z pożarami akumulatorów litowo-jonowych i chronić ludzi, mienie i środowisko.

Więcej informacji na temat wyboru najlepszej koncepcji ochrony przeciwpożarowej dla systemów akumulatorów litowo-jonowych: zapewnienia bezpieczeństwa i ograniczania ryzyka można znaleźć na stronie DeepMaterial pod adresem https://www.epoxyadhesiveglue.com/category/epoxy-adhesives-glue/ więcej informacji.