Koncept požarne zaščite za litij-ionske baterijske sisteme: zagotavljanje varnosti in zmanjševanje tveganj

Litij-ionske (Li-ion) baterije so postale nepogrešljive v različnih aplikacijah, od prenosne elektronike do električnih vozil (EV) in sistemov za shranjevanje energije. Zaradi njihove zmožnosti shranjevanja znatnih količin energije v kompaktni in učinkoviti zasnovi so najprimernejša izbira v številnih panogah. Kljub svojim prednostim pa Li-ionske baterije predstavljajo resno nevarnost požara, zlasti pri pregrevanju, prekomernem polnjenju ali fizični poškodbi.

Požare, ki jih povzročajo Li-ionske baterije, je težko zatreti in so nevarni zaradi hlapljive narave vpletenih kemikalij. Ker se povpraševanje po Li-ion baterijah povečuje, se povečuje tudi pomen razvoja in izvajanja praktičnih konceptov požarne zaščite za zmanjšanje tveganj in večjo varnost. Ta objava v blogu bo raziskala temeljne komponente koncepta požarne zaščite za sistemi litij-ionskih baterij, s poudarkom na strategijah preprečevanja, odkrivanja, zatiranja in blaženja za zaščito pred požari, povezanimi z baterijami.

Razumevanje tveganja požara litij-ionske baterije

Požari pri litij-ionskih baterijah so še posebej nevarni zaradi njihove visoke energijske gostote in kemične sestave. Različni dejavniki, vključno s toplotnim uhajanjem, mehanskimi poškodbami ali proizvodnimi napakami, lahko sprožijo reakcije, ki povzročijo požar.

Ključni vzroki požarov Li-Ion baterij

• Thermal Runaway:To je najpogostejši vzrok požarov akumulatorjev. Ko baterijska celica Li-ion doseže kritično temperaturo zaradi prenapolnjenosti, notranjega kratkega stika ali poškodbe, lahko sproži verižno reakcijo, ki povzroči, da se baterija vname ali eksplodira.
• Prekomerno polnjenje:Polnjenje baterije preko zmogljivosti lahko povzroči prekomerno toploto, ki sproži toplotni beg.
• Mehanske poškodbe:Fizične poškodbe, kot so vbodi ali zmečkanine, lahko poškodujejo notranjo strukturo baterije, kar vodi do kratkega stika in nevarnosti požara.
• Proizvodne napake:Slab nadzor kakovosti med proizvodnjo lahko povzroči napake, kot je napačna izolacija ali neustrezno sestavljanje celic, kar poveča verjetnost okvare baterije in požara.
• Izpostavljenost zunanji toploti:Baterije, ki so izpostavljene čezmerni zunanji vročini, na primer pri požaru v avtomobilu ali pregretju zaradi okoljskih razmer, se lahko vnamejo.

Posledice požarov litij-ionskih baterij

• Visokotemperaturni požari:Požari Li-ionskih baterij lahko dosežejo ekstremne temperature, pogosto presežejo 1,000 °C (1,832 °F), zaradi česar jih je težko nadzorovati in pogasiti.
• Strupeni plini in dim:Pri izgorevanju Li-ionskih baterij se sproščajo strupeni plini, kot je vodikov fluorid (HF), ki predstavljajo resno tveganje za zdravje.
• Tveganje eksplozije:Baterija lahko včasih eksplodira zaradi povečanega tlaka v celicah, kar povzroči obsežno škodo in nevarnost za tiste v bližini.

Protipožarni ukrepi za sisteme litij-ionskih baterij

Ustrezna požarna zaščita za sistemi litij-ionskih baterij zahteva večplasten pristop, ki združuje preventivne ukrepe, zgodnje odkrivanje, gašenje požara in varno zadrževanje. Vsaka komponenta je bistvenega pomena za ublažitev tveganj, povezanih s požari akumulatorja, in zmanjšanje možne škode.

Preprečevanje: Zmanjšanje verjetnosti požara baterije

Preprečevanje požarov akumulatorjev je prvi korak v vsakem konceptu požarne zaščite. Doseganje tega cilja zahteva skrbno načrtovanje, operativne kontrole in sisteme spremljanja.

• Zasnova baterije in kakovost izdelave:Zagotovite, da so baterije izdelane v skladu s strogimi varnostnimi standardi. Pravilna zasnova celice, kakovostni materiali in celovito testiranje lahko pomagajo preprečiti notranje okvare in okvare.
• Sistem za upravljanje baterije (BMS):BMS spremlja in nadzoruje ključne parametre, kot so napetost, temperatura in cikli polnjenja/praznjenja. Zagotavlja, da baterije delujejo v varnih mejah, preprečuje prekomerno polnjenje in pregrevanje.
• Sistemi za upravljanje toplote:Li-ionske baterije proizvajajo toploto med cikli polnjenja in praznjenja. Sistem za upravljanje toplote, kot je aktivno ali pasivno hlajenje, pomaga vzdrževati optimalne temperature in zmanjšuje tveganje toplotnega uhajanja.
• Varno shranjevanje in rokovanje:Ustrezni pogoji shranjevanja so ključnega pomena za preprečevanje okvare baterije, vključno z izogibanjem izpostavljanju ekstremnim temperaturam in fizičnim udarcem. Ognjevarna ohišja ali omare lahko varno vsebujejo baterije v industrijskih obratih.
• Nadzor kakovosti in testiranje:Stroga testiranja med proizvodnim procesom, vključno z električnimi, termičnimi in mehanskimi obremenitvenimi testi, zagotavljajo, da so okvarjene baterije prepoznane, preden dosežejo potrošniški trg.

Odkrivanje: sistemi za zgodnje opozarjanje

Zgodnje odkrivanje potencialne nevarnosti požara je ključnega pomena za preprečevanje stopnjevanja. Spremljanje stanja baterije omogoča odkrivanje nepravilnosti, preden povzročijo popoln požar.

• Nadzor temperature:Vgrajeni senzorji lahko stalno spremljajo temperaturo posameznih celic ali celotnega paketa baterij. Nenormalno povišanje temperature lahko kaže na morebitno toplotno uhajanje, kar sproži zgodnje opozorilo.
• Nadzor napetosti in toka:Odstopanja v napetosti ali toku lahko kažejo na okvaro, kot je prenapolnjenost, kratek stik ali notranja okvara, ki lahko povzroči požar.
• Sistemi za zaznavanje plina:Baterije lahko sproščajo vnetljive pline, preden se vnamejo. Detektorje plina je mogoče namestiti za nadzor plinov, kot je vodikov fluorid (HF) ali druge nevarne kemikalije.
• zaznavanje dima:Detektorji dima, nameščeni v prostorih za shranjevanje baterij ali v ohišjih, lahko zagotovijo zgodnje opozorilo o požaru in omogočijo hiter odziv, preden se požar razširi.

Gašenje: sistemi za gašenje požarov Li-Ion baterij

Ko se požar začne, ga je treba hitro omejiti in zadušiti, da zmanjšamo škodo in zagotovimo varnost ljudi in sredstev. Vendar požari litij-ionske baterije zahtevajo posebne sisteme za gašenje zaradi svojih edinstvenih lastnosti.

• Sistemi za gašenje požara s čistimi sredstvi:Sistemi za gašenje požara s čistimi sredstvi, kot so FM-200, NOVEC 1230 ali CO2, zmanjšajo raven kisika v okolju in s tem zavirajo izgorevanje. Čistila so še posebej učinkovita za zaščito elektronske opreme in infrastrukture brez povzročanja škode.
• Gasilni aparati razreda D:Gasilne aparate razreda D, ki vsebujejo sredstva v suhem prahu, namenjene požarom kovin, je mogoče uporabiti za manjše požare Li-ionskih baterij. Ti praški dušijo ogenj in preprečujejo nadaljnje reakcije.
• Sistemi z vodno meglo:Vodna meglica učinkovito znižuje temperaturo okoli ognja, hladi baterijo in preprečuje njeno širjenje. Vendar je treba zatiranje na vodni osnovi uporabljati previdno, saj lahko povzroči kratke stike v električnih sistemih. Na splošno je primeren za ohišja baterij in ne neposredno na same baterije.
• Škropilni sistemi:Čeprav običajno niso priporočljivi za požare Li-ionskih baterij zaradi nevarnosti električne nevarnosti, se lahko sistemi brizgalk uporabljajo v posebnih okoljih, kot so prostori za shranjevanje baterij ali zgradbe, za zatiranje požarov, ki bi se lahko razširili na okoliška območja.

Zadrževanje: Preprečevanje širjenja požara

Zadrževanje je bistvenega pomena za protipožarno zaščito sistemov litij-ionskih baterij, zlasti v obsežnih napravah, kot so sistemi za shranjevanje energije. Preprečevanje širjenja požara z ene baterijske celice ali modula na drugo lahko bistveno zmanjša povzročeno škodo.

• Ognjevarna ohišja:Ohišja baterij iz ognjeodpornih materialov lahko preprečijo širjenje ognja na druge dele sistema in tako zagotovijo dodatno zaščito.
• Kompartmentalizacija:Razdelitev velikih baterijskih sistemov na manjše, izolirane dele lahko pomaga omejiti širjenje požara. Če en del zajame požar, drugi ostane nedotaknjen, kar omogoča nadzorovano gašenje.
• Avtomatski izolacijski mehanizmi:Nekateri sistemi uporabljajo samodejne tehnike izolacije, da odklopijo poškodovane baterije ali celice od preostalega sistema. Izvajanje teh ukrepov pomaga preprečiti širjenje toplotnega bega in zmanjša splošno tveganje.

Najboljše prakse za protipožarno zaščito v litij-ionskih baterijskih sistemih

Poleg zgoraj omenjenih tehničnih rešitev obstaja več najboljših praks, ki bi jih morale organizacije upoštevati za izboljšanje požarne zaščite v sistemih litij-ionskih baterij:

• Usposabljanje in ozaveščanje:Redno usposabljajte člane osebja o ravnanju s požari na litij-ionskih baterijah in zagotovite, da so seznanjeni s posebnimi protipožarnimi sistemi.
• Redni pregledi in vzdrževanje:Izvajajte redne preglede baterijskih sistemov, protipožarnih sistemov in varnostne opreme, da zagotovite, da vse deluje pravilno.
• Prakse varnega polnjenja:Prepričajte se, da se vse baterije polnijo s certificiranimi polnilniki in da se procesi polnjenja nadzorujejo, da se izognete prekomernemu polnjenju.
• Skladnost z varnostnimi standardi:Upoštevajte lokalne in mednarodne varnostne standarde, kot so UL 2054, IEC 62133 in NFPA 855, ki zagotavljajo smernice za varno namestitev in delovanje litij-ionskih baterijskih sistemov.

zaključek

Požarna zaščita za sistemi litij-ionskih baterij je ključnega pomena za zagotavljanje varnega delovanja teh zmogljivih naprav za shranjevanje energije. Razvoj celovitega koncepta požarne zaščite je bistvenega pomena zaradi vse večje odvisnosti od litij-ionskih baterij v različnih panogah. Osredotočanje na preprečevanje, zgodnje odkrivanje, zatiranje in zadrževanje lahko ublaži tveganja, povezana s požari litij-ionske baterije, ter zaščiti ljudi, lastnino in okolje.

Za več informacij o izbiri najboljšega koncepta požarne zaščite za sisteme litij-ionskih baterij: zagotavljanje varnosti in zmanjševanje tveganj lahko obiščete DeepMaterial na https://www.epoxyadhesiveglue.com/category/epoxy-adhesives-glue/ za več informacij.