Siguranța bateriilor cu litiu a fost întotdeauna o preocupare în industrie. Datorită structurii materialelor speciale și a mediului de operare complex, odată ce are loc un accident de incendiu, acesta va cauza daune echipamentelor, pierderea proprietății și chiar victime. După ce se produce un incendiu al bateriei cu litiu, eliminarea este dificilă, durează mult timp și implică adesea generarea unei cantități mari de gaze toxice. Prin urmare, stingerea în timp util a incendiului poate controla eficient răspândirea incendiului, poate evita arderea extinsă și poate oferi mai mult timp personalului pentru a scăpa.

În timpul procesului de evaporare termică a bateriilor litiu-ion, deseori apar fum, incendiu și chiar explozie. Prin urmare, controlul problemei evaporării și difuziei termice a devenit principala provocare cu care se confruntă produsele cu baterii cu litiu în procesul de utilizare. Alegerea tehnologiei potrivite de stingere a incendiilor poate preveni răspândirea în continuare a evaporării termice a bateriei, ceea ce este de mare importanță pentru suprimarea apariției incendiului.

Acest articol va prezenta stingătoarele și mecanismele de stingere principale disponibile în prezent pe piață și va analiza avantajele și dezavantajele diferitelor tipuri de stingătoare.

Tipuri de extinctoare

În prezent, stingătoarele de incendiu de pe piață sunt împărțite în principal în stingătoare cu gaz, stingătoare pe bază de apă, stingătoare cu aerosoli și stingătoare cu pulbere uscată. Mai jos este o introducere în codurile și caracteristicile fiecărui tip de stingător.

perfluorhexan: Perfluorohexanul a fost listat în inventarul PFAS al OCDE și al US EPA. Prin urmare, utilizarea perfluorhexanului ca agent de stingere a incendiilor trebuie să respecte legile și reglementările locale și să comunice cu agențiile de reglementare a mediului. Deoarece produsele perfluorhexanului în descompunere termică sunt gaze cu efect de seră, nu este potrivit pentru pulverizare continuă, în doză mare, pe termen lung. Se recomandă utilizarea în combinație cu un sistem de pulverizare cu apă.

Trifluormetan:Agenții trifluormetan sunt produși doar de câțiva producători și nu există standarde naționale specifice care să reglementeze acest tip de agent de stingere a incendiilor. Costul de întreținere este mare, așa că nu este recomandată utilizarea acestuia.

Hexafluorpropan:Acest agent de stingere este predispus să deterioreze dispozitivele sau echipamentele în timpul utilizării, iar potențialul său de încălzire globală (GWP) este relativ mare. Prin urmare, hexafluorpropanul poate fi folosit doar ca agent tranzitoriu de stingere a incendiilor.

Heptafluorpropan:Datorită efectului de seră, acesta este treptat restricționat de diverse țări și se va confrunta cu eliminarea. În prezent, agenții heptafluoropropan au fost întrerupți, ceea ce va duce la probleme la reumplerea sistemelor heptafluoropropan existente în timpul întreținerii. Prin urmare, utilizarea sa nu este recomandată.

Gaz inert:Inclusiv IG 01, IG 100, IG 55, IG 541, printre care IG 541 este utilizat pe scară largă și este recunoscut la nivel internațional ca agent de stingere a incendiilor ecologic și ecologic. Cu toate acestea, are dezavantajele costurilor ridicate de construcție, cererii mari pentru butelii de gaz și ocuparea spațiilor mari.

Agent pe baza de apa:Stingătoarele cu ceață de apă fină sunt utilizate pe scară largă și au cel mai bun efect de răcire. Acest lucru se datorează în principal faptului că apa are o capacitate de căldură specifică mare, care poate absorbi rapid o cantitate mare de căldură, răcind substanțele active nereacționate din interiorul bateriei și astfel inhibând creșterea ulterioară a temperaturii. Cu toate acestea, apa provoacă daune semnificative bateriilor și nu este izolatoare, ceea ce duce la scurtcircuite ale bateriei.

Aerosoli:Datorită ecologicității, netoxicității, costurilor reduse și întreținerii ușoare, aerosolul a devenit principalul agent de stingere a incendiilor. Cu toate acestea, aerosolul selectat trebuie să respecte reglementările ONU și legile și reglementările locale și este necesară certificarea națională locală a produsului. Cu toate acestea, aerosolii nu au capacități de răcire, iar în timpul aplicării lor, temperatura bateriei rămâne relativ ridicată. După ce agentul de stingere a incendiului încetează să se elibereze, bateria este predispusă la reaprindere.

Eficacitatea stingătoarelor de incendiu

Laboratorul cheie de stat de știință a incendiilor de la Universitatea de Știință și Tehnologie din China a efectuat un studiu care compară efectele de stingere a incendiului ale pulberii uscate ABC, heptafluoropropan, apă, perfluorhexan și stingătoare de incendiu CO2 pe o baterie litiu-ion de 38A.

Comparația proceselor de stingere a incendiilor

Pulberea uscată ABC, heptafluorpropanul, apa și perfluorhexanul pot stinge rapid incendiile bateriei fără a se reaprinde. Cu toate acestea, stingătoarele cu CO2 nu pot stinge eficient incendiile bateriei și pot provoca reaprinderea.

Comparația rezultatelor de stingere a incendiilor

După evadarea termică, comportamentul bateriilor cu litiu sub acțiunea stingătoarelor de incendiu poate fi împărțit aproximativ în trei etape: etapa de răcire, etapa de creștere rapidă a temperaturii și etapa de scădere lentă a temperaturii.

Prima etapăeste etapa de răcire, în care temperatura suprafeței bateriei scade după ce stingătorul este eliberat. Acest lucru se datorează în principal două motive:

• Aerisirea bateriei: înainte de evadarea termică a bateriilor litiu-ion, în interiorul bateriei se acumulează o cantitate mare de alcani și CO2. Când bateria atinge limita de presiune, supapa de siguranță se deschide, eliberând gaz de înaltă presiune. Acest gaz transportă substanțele active din interiorul bateriei, oferind și un efect de răcire bateriei.
• Efectul agentului de stingere a incendiului: Efectul de răcire al agentului de stingere a incendiului provine în principal din două părți: absorbția de căldură în timpul schimbării de fază și efectul de izolare chimică. Absorbția de căldură prin schimbare de fază elimină în mod direct căldura generată de baterie, în timp ce efectul de izolare chimică reduce indirect generarea de căldură prin întreruperea reacțiilor chimice. Apa are cel mai semnificativ efect de răcire datorită capacității sale de căldură specifice ridicate, permițându-i să absoarbă rapid o cantitate mare de căldură. Urmează perfluorhexanul, în timp ce HFC-227ea, CO2 și pulberea uscată ABC nu prezintă efecte de răcire semnificative, ceea ce este legat de natura și mecanismul stingătoarelor.

A doua etapă este etapa de creștere rapidă a temperaturii, în care temperatura bateriei crește rapid de la valoarea minimă până la vârf. Deoarece stingătoarele de incendiu nu pot opri complet reacția de descompunere în interiorul bateriei și majoritatea stingătoarelor de incendiu au efecte slabe de răcire, temperatura bateriei arată o tendință ascendentă aproape verticală pentru diferite stingătoare. Într-o perioadă scurtă, temperatura bateriei se ridică la vârf.

În această etapă, există o diferență semnificativă în eficacitatea diferitelor stingătoare de incendiu în inhibarea creșterii temperaturii bateriei. Eficacitatea în ordine descrescătoare este apă > perfluorhexan > HFC-227ea > pulbere uscată ABC > CO2. Când temperatura bateriei crește încet, oferă mai mult timp de răspuns pentru avertizarea de incendiu a bateriei și mai mult timp de reacție pentru operatori.

Concluzie

1. CO2: Extinctoarele precum CO2, care acționează în principal prin sufocare și izolare, au efecte inhibitoare slabe asupra incendiilor bateriilor. În acest studiu, au avut loc fenomene severe de reaprindere cu CO2, făcându-l nepotrivit pentru incendiile bateriilor cu litiu.
2. Pulbere uscată ABC / HFC-227ea: pulberea uscată ABC și stingătoarele de incendiu HFC-227ea, care acționează în principal prin izolare și suprimare chimică, pot inhiba într-o oarecare măsură reacțiile în lanț din interiorul bateriei. Au un efect puțin mai bun decât CO2, dar din moment ce nu au efecte de răcire și nu pot bloca complet reacțiile interne din baterie, temperatura bateriei crește în continuare rapid după eliberarea agentului de stingere a incendiului.
3. Perfluorhexan: Perfluorhexanul nu numai că blochează reacțiile interne ale bateriei, ci și absoarbe căldura prin vaporizare. Prin urmare, efectul său inhibitor asupra incendiilor bateriei este semnificativ mai bun decât alte stingătoare.
4. Apa: Dintre toate stingătoarele de incendiu, apa are cel mai evident efect de stingere a incendiilor. Acest lucru se datorează în principal faptului că apa are o capacitate de căldură specifică mare, permițându-i să absoarbă rapid o cantitate mare de căldură. Acest lucru răcește substanțele active nereacționate din interiorul bateriei, inhibând astfel creșterea ulterioară a temperaturii. Cu toate acestea, apa provoacă daune semnificative bateriilor și nu are efect de izolare, așa că utilizarea acesteia ar trebui să fie extrem de precaută.

Ce ar trebui să alegem?

Am analizat sistemele de protecție împotriva incendiilor utilizate de mai mulți producători de sisteme de stocare a energiei aflate în prezent pe piață, utilizând în primul rând următoarele soluții de stingere a incendiilor:

• perfluorhexan + apă
• Aerosol + apă

Se vede căagenţi de stingere a incendiilor sinergici sunt tendința principală pentru producătorii de baterii cu litiu. Luând ca exemplu Perfluorohexan + Apă, perfluorohexanul poate stinge rapid flăcările deschise, facilitând contactul ceață fină de apă cu bateria, în timp ce ceață fină de apă o poate răci eficient. Funcționarea în cooperare are efecte de stingere și răcire mai bune în comparație cu utilizarea unui singur agent de stingere a incendiilor. În prezent, noul regulament al UE privind bateriile cere ca viitoarele etichete ale bateriilor să includă agenții de stingere a incendiilor disponibili. Producătorii trebuie, de asemenea, să aleagă agentul de stingere a incendiilor potrivit pe baza produselor lor, a reglementărilor locale și a eficienței.