Безопасността на литиевите батерии винаги е била проблем в индустрията. Поради тяхната специална материална структура и сложна работна среда, след като възникне пожар, това ще причини повреда на оборудването, загуба на имущество и дори жертви. След като възникне пожар на литиева батерия, изхвърлянето е трудно, отнема много време и често включва генериране на голямо количество токсични газове. Следователно навременното гасене на пожар може ефективно да контролира разпространението на пожара, да избегне обширно изгаряне и да осигури повече време за бягство на персонала.

По време на термичния процес на литиево-йонни батерии често възникват дим, пожар и дори експлозия. Следователно, контролирането на проблема с термичното изтичане и дифузия се превърна в основното предизвикателство, пред което са изправени продуктите на литиевите батерии в процеса на употреба. Изборът на правилната технология за гасене на пожар може да предотврати по-нататъшното разпространение на топлинното изтичане на батерията, което е от голямо значение за потискане на възникването на пожар.

Тази статия ще представи основните пожарогасители и пожарогасителни механизми, налични в момента на пазара, и ще анализира предимствата и недостатъците на различните видове пожарогасители.

Видове пожарогасители

Понастоящем пожарогасителите на пазара се разделят главно на газови пожарогасители, пожарогасители на водна основа, аерозолни пожарогасители и пожарогасители със сух прах. По-долу е въведение в кодовете и характеристиките на всеки тип пожарогасител.

Перфлуорохексан: Перфлуорохексанът е включен в списъка на PFAS на OECD и US EPA. Следователно, използването на перфлуорохексан като пожарогасителен агент трябва да отговаря на местните закони и разпоредби и да комуникира с регулаторните агенции за околната среда. Тъй като продуктите на перфлуорохексан при термично разлагане са парникови газове, той не е подходящ за дългосрочно, големи дози, непрекъснато пръскане. Препоръчително е да се използва в комбинация със система за пръскане с вода.

Трифлуорометан:Трифлуорометановите агенти се произвеждат само от няколко производителя и няма специфични национални стандарти, регулиращи този тип пожарогасителни агенти. Разходите за поддръжка са високи, така че използването му не се препоръчва.

Хексафлуоропропан:Този пожарогасителен агент е склонен да повреди устройства или оборудване по време на употреба и неговият потенциал за глобално затопляне (GWP) е относително висок. Следователно хексафлуоропропанът може да се използва само като преходен пожарогасителен агент.

Хептафлуоропропан:Поради парниковия ефект, той постепенно се ограничава от различни държави и ще бъде изправен пред елиминиране. Понастоящем хептафлуоропропановите агенти са спрени, което ще доведе до проблеми при презареждане на съществуващи хептафлуоропропанови системи по време на поддръжката. Поради това не се препоръчва използването му.

Инертен газ:Включително IG 01, IG 100, IG 55, IG 541, сред които IG 541 е по-широко използван и е международно признат като зелен и екологичен пожарогасителен агент. Той обаче има недостатъците на високата цена на строителството, голямото търсене на газови бутилки и заемането на голямо пространство.

Агент на водна основа:Пожарогасителите с фина водна мъгла са широко използвани и имат най-добър охлаждащ ефект. Това е главно защото водата има голям специфичен топлинен капацитет, който може бързо да абсорбира голямо количество топлина, охлаждайки нереагиралите активни вещества в батерията и по този начин възпрепятствайки по-нататъшното повишаване на температурата. Водата обаче причинява значителни щети на батериите и не е изолираща, което води до късо съединение на батерията.

Аерозол:Поради своята екологичност, нетоксичност, ниска цена и лесна поддръжка, аерозолът се е превърнал в масовия пожарогасителен агент. Въпреки това, избраният аерозол трябва да отговаря на разпоредбите на ООН и местните закони и разпоредби и се изисква местно национално сертифициране на продукта. Аерозолите обаче нямат охлаждащи способности и по време на тяхното приложение температурата на батерията остава относително висока. След спиране на отделянето на пожарогасителния агент батерията е склонна към повторно запалване.

Ефективност на пожарогасителите

Държавната ключова лаборатория по противопожарни науки към Университета за наука и технологии на Китай проведе проучване, сравняващо пожарогасителните ефекти на ABC сух прах, хептафлуоропропан, вода, перфлуорохексан и пожарогасители с CO2 върху литиево-йонна батерия 38A.

Сравнение на процеса на пожарогасене

ABC сух прах, хептафлуоропропан, вода и перфлуорохексан могат бързо да гасят пожари в батериите без повторно запалване. Въпреки това, пожарогасителите с CO2 не могат ефективно да гасят пожари в батерии и могат да причинят повторно запалване.

Сравнение на резултатите от пожарогасене

След термично бягане поведението на литиевите батерии под действието на пожарогасители може грубо да се раздели на три етапа: етап на охлаждане, етап на бързо повишаване на температурата и етап на бавно понижаване на температурата.

Първият етапе етапът на охлаждане, при който температурата на повърхността на батерията намалява след изпускане на пожарогасителя. Това се дължи основно на две причини:

• Вентилация на батерията: Преди термичното изтичане на литиево-йонните батерии, голямо количество алкани и CO2 газ се натрупват вътре в батерията. Когато батерията достигне границата на налягането, предпазният клапан се отваря, освобождавайки газ под високо налягане. Този газ пренася активните вещества вътре в батерията, като същевременно осигурява известен охлаждащ ефект на батерията.
• Ефект на пожарогасителя: Охлаждащият ефект на пожарогасителя идва главно от две части: абсорбцията на топлина по време на промяна на фазата и ефекта на химическа изолация. Поглъщането на топлина с фазова промяна директно премахва топлината, генерирана от батерията, докато ефектът на химическа изолация косвено намалява генерирането на топлина чрез прекъсване на химичните реакции. Водата има най-значимия охлаждащ ефект поради високия си специфичен топлинен капацитет, което й позволява бързо да абсорбира голямо количество топлина. Следва перфлуорохексан, докато HFC-227ea, CO2 и ABC сух прах не показват значителни охлаждащи ефекти, което е свързано с природата и механизма на пожарогасителите.

Вторият етап е етапът на бързо повишаване на температурата, при който температурата на батерията бързо се покачва от минималната си стойност до своя връх. Тъй като пожарогасителите не могат напълно да спрат реакцията на разлагане вътре в батерията и повечето пожарогасители имат слаб охлаждащ ефект, температурата на батерията показва почти вертикална възходяща тенденция за различните пожарогасители. За кратък период температурата на батерията се повишава до своя връх.

На този етап има значителна разлика в ефективността на различните пожарогасителни средства за предотвратяване на повишаването на температурата на батерията. Ефективността в низходящ ред е вода > перфлуорохексан > HFC-227ea > ABC сух прах > CO2. Когато температурата на батерията се повишава бавно, това осигурява повече време за реакция за предупреждение за пожар на батерията и повече време за реакция за операторите.

Заключение

1. CO2: Пожарогасителни средства като CO2, които действат предимно чрез задушаване и изолиране, имат слаб инхибиторен ефект върху пожарите на батерията. В това проучване са възникнали сериозни явления на повторно запалване с CO2, което го прави неподходящ за пожари на литиева батерия.
2. Сух прах ABC / HFC-227ea: Пожарогасителите ABC сух прах и HFC-227ea, които действат основно чрез изолиране и химическо потискане, могат частично да възпрепятстват верижните реакции вътре в батерията до известна степен. Те имат малко по-добър ефект от CO2, но тъй като нямат охлаждащ ефект и не могат напълно да блокират вътрешните реакции в батерията, температурата на батерията все още се повишава бързо след изпускане на пожарогасителя.
3. Перфлуорохексан: Перфлуорохексанът не само блокира вътрешните реакции на батерията, но и абсорбира топлина чрез изпаряване. Следователно неговият инхибиторен ефект при пожари на батерии е значително по-добър от други пожарогасители.
4. Вода: Сред всички пожарогасителни средства водата има най-очевидния пожарогасителен ефект. Това е главно защото водата има голям специфичен топлинен капацитет, което й позволява бързо да абсорбира голямо количество топлина. Това охлажда нереагиралите активни вещества в батерията, като по този начин възпрепятства по-нататъшното повишаване на температурата. Водата обаче причинява значителни щети на батериите и няма изолационен ефект, така че използването й трябва да бъде изключително предпазливо.

Какво да изберем?

Ние проучихме системите за противопожарна защита, използвани от няколко производители на системи за съхранение на енергия в момента на пазара, използвайки предимно следните решения за гасене на пожар:

• Перфлуорохексан + вода
• Аерозол + вода

Вижда се, чесинергични пожарогасителни агенти са основната тенденция за производителите на литиеви батерии. Като вземем за пример перфлуорохексан + вода, перфлуорохексанът може бързо да изгаси открит пламък, улеснявайки контакта на фина водна мъгла с батерията, докато фината водна мъгла може ефективно да я охлади. Съвместната работа има по-добър пожарогасителен и охлаждащ ефект в сравнение с използването на единичен пожарогасителен агент. Понастоящем Новият регламент за батериите на ЕС изисква бъдещите етикети на батериите да включват наличните пожарогасителни агенти. Производителите също трябва да изберат подходящия пожарогасителен агент въз основа на техните продукти, местните разпоредби и ефективността.