Анализ рисков и протоколы действий в критических ситуациях с литиевыми аккумуляторами

Насколько опасными могут быть литиевые аккумуляторы. Как действовать в случае вздутия, шипения или задымления батареи внутри различной техники?

Автор:
BTRY.ENERGY
Анализ рисков и протоколы действий в критических ситуациях с литиевыми аккумуляторами

В настоящее время аккумуляторы литиевой химии используются практически во всей современной технике — от портативных устройств до электромобилей и зарядных станций. Их высокая энергетическая плотность, хотя и является преимуществом, также имеет свои риски. Риском таких АКБ является тепловой разгон (thermal runaway) — это неконтролируемая цепная реакция, приводящая к сильному нагреву, выделению токсичных газов, возгоранию и, в некоторых случаях, взрыву.

Учитывая потенциальную опасность любого современного аккумулятора, людям необходимо понимание различий между химическими составами и знание четких протоколов действий для сохранения своих жизней и имущества.

Проанализируем три распространённых химических состава литиевых аккумуляторов — Li-ion, Li-NMC и LiFePO4.

Литий-ионные: телефоны, павербанки, сборки для FPV-дронов

Литий-ионные аккумуляторы имеют высокую энергетическую плотность и в быту используются в портативной электронике, такой как телефоны и пауэрбанки, а военные применяют их для питания FPV-дронов, коптеров, БАК.

Когда внутренняя температура аккумулятора достигает около 150–200°C, катод начинает выделять значительное количество кислорода при разложении, что, соответственно, питает пожар. Характерным признаком является вздутие корпуса аккумулятора (так называемая «острая подушка»), что свидетельствует о накоплении газов и неизбежном нарушении герметичности, которое может привести к взрыву или возгоранию.

Протокол действий при перегреве и вздутии Li-ion

  • Немедленная изоляция. Как можно скорее переместите устройство на негорючую поверхность, подальше от людей, горючих материалов и легковоспламеняющихся жидкостей.
  • Избегайте прокола. Категорически запрещено прокалывать вздутый аккумулятор, так как это мгновенно приведёт к выходу газов, возгоранию и, вероятно, взрыву.
  • Охлаждение. Если ситуация ещё не вышла из-под контроля, попробуйте осторожно охладить его, например, бросив в ведро с песком или накрыв металлическим предметом. Вода может использоваться для охлаждения, но не для тушения самого пожара.
  • Действуйте быстро. Вздутие — критический признак. Время на реакцию крайне ограничено.

Li-NMC: Электрокары, РЭБ, НРК

Аккумуляторы на основе никель-марганец-кобальта (Li-NMC) часто используются для питания средств РЭБ и РЕР. В гражданской жизни данные элементы применяются в большинстве современных электромобилей. Они имеют низкую термическую стабильность, и их тепловой разгон является одним из самых опасных.

Пожар NMC-батареи характеризуется интенсивным пламенем, которое трудно потушить, и выделением большого количества высокотоксичных газов. Тепловой разгон Li-NMC начинается примерно при той же температуре, что и у Li-ion. Характерные признаки разгона для этой химии: шипение, дым, сильный нагрев и запах.

Протокол действий при шипении Li-NMC

  • НЕЗАМЕДЛИТЕЛЬНАЯ ЭВАКУАЦИЯ. Шипение в NMC-батарее — признак того, что тепловой разгон уже начался или неизбежен. Это критическая ситуация, требующая немедленной эвакуации всех людей от источника опасности.
  • Время на бегство. В зависимости от конструкции батареи и системы охлаждения у вас может быть от нескольких секунд до нескольких минут до полного возгорания. Современные EV-батареи имеют системы замедления, но время на безопасную эвакуацию и отход на безопасное расстояние является приоритетом.
  • Отход на безопасное расстояние. Необходимо отойти на минимальное безопасное расстояние 15–20 метров из-за риска выброса пламени и токсичных газов.
  • Военный контекст. Если это военный аккумулятор или техника, инициирование теплового разгона может использоваться как средство уничтожения, если объект невозможно эвакуировать. Повреждённую боем АКБ или любое другое устройство следует немедленно оставить, так как боевое повреждение (осколки, пули) может вызвать внутреннее короткое замыкание и немедленный тепловой разгон.

LiFePO4: Зарядные станции, системы автономного питания

Аккумуляторы на основе литий-железо-фосфата (LiFePO4 или LFP) считаются наиболее безопасными среди литий-ионных технологий благодаря их высокой термической стабильности. Тепловой разгон в элементах LiFePO4 обычно инициируется при значительно более высоких температурах (около 270°C) по сравнению с другими химиями.

Ключевым отличием является то, что катод LiFePO4 выделяет минимальное количество кислорода при разложении, что делает реакцию менее интенсивной. Риск взрыва крайне низок; более вероятным сценарием является задымление. Предупреждающими признаками являются: дым, сильный нагрев, неприятный запах.

Протокол действий при задымлении зарядной станции (LiFePO4)

  • Эвакуация и вентиляция. Дым от любого литиевого аккумулятора токсичен и содержит опасные вещества, включая фтороводород. Немедленно отойдите на безопасное расстояние (минимум 5–10 метров, если возможно) и обеспечьте максимальную вентиляцию помещения или укрытия.
  • Изоляция. Если это безопасно, переместите технику на негорючую поверхность (бетон, металл, земля) подальше от горючих материалов.
  • Тушение и охлаждение. В случае больших систем, например зарядной станции, большое количество воды является лучшим средством для охлаждения соседних элементов и предотвращения распространения теплового разгона. Огнетушители класса ABC или CO2 могут использоваться для подавления пламени, но вода более эффективна для охлаждения.

Общие рекомендации

Дым от всех литиевых батарей является высокотоксичным. Он содержит опасные вещества, включая фтороводород, который при контакте с влагой (например, в лёгких) превращается в плавиковую кислоту. Всегда избегайте вдыхания дыма и, если возможно, используйте средства защиты органов дыхания.

В критических ситуациях, особенно с большими батареями, большое количество воды является лучшим средством для охлаждения соседних элементов и предотвращения распространения теплового разгона. Вода не тушит химическую реакцию внутри элемента, но снижает температуру окружающих элементов, останавливая цепную реакцию.

Консультация
Нужно больше информации?
Хотите узнать больше о BTRY.ENERGY или получить персональную консультацию - заполните форму и мы свяжемся с вами