Как тушить загоревшийся литиевый аккумулятор
Пока впечатления свежие, надо записать.
Итак. сейчас в каждом доме и практически в каждом кармане лежат устройства с Li-Ion аккумуляторами. Это привычно, посему никто практически не задумывается о ситуациях, когда что-то пошло не так...
На днях на практическом опыте выяснял, как тушить загоревшийся аккумулятор. Не то, чтобы я занялся этим специально, но уж раз пришлось - погрузился в тему. Как ни странно, мало кто представляет как именно это надо делать.
Хотя сами по себе литиевые аккумуляторы штука крайне взрыво-пожароопасная, и только отработанная технология с многоступенчатой системой безопасности сводит уровень факапов к минимальному уровню.
Итак, загореться (или взорваться) такой аккумулятор может по следующим основным причинам:
1) Нарушение режима зарядки и / или перегрев.
Если подавать на аккумулятор слишком большой для него ток зарядки, то начнётся перегрев, внутри элемента начнёт разрушаться защитный слой отделяющий анод от катода, в следствие реакции начнёт выделяться газ (летучие углеводороды: этан, метан, этилен) и акб раздует, что в итоге приведёт к бадабуму. Защита от этого обычно многоуровневая - схема зарядного устройства плюс схема контроллера зарядки самого аккумулятора. Сбои тут редки, но не исключены. Самый распространённый вариант - когда батарея собрана на нескольких элементах, и один из них деградировал сильнее других. Это приводит к неравномерному заряду элементов ( недозаряду одних и перезаряду других), раздувание и...
Современные контроллеры зарядки внутри АКБ-сборок следят за состоянием элементов с повышенной параноидальностью и часто отключают подозрительные банки при минимальном отклонении характеристик.
Следствие этого - частые отказы батарей с небольшим пробегом. Но шанс взрыва всё равно есть.
1а) Расширение п.1 - зарядка при повышенной температуре. Например, телефон лежит летом на солнечном подоконнике и заряжается. Сам телефон выделяет тепло, аккумулятор при зарядке выделяет тепло, также всё это нагревают солнечные лучи. Если температура достигнет критического уровня (думаю, градусов 80-90c уже в зоне риска для термического разгона) - пойдёт реакция и бадабум.
1аа) Резкое изменение атмосферного давления (например в самолёте). Если упаковка уже была раздута, падение давления вокруг приведёт к... да, опять к тому самому.
2) Нарушение целостности банки - сразу приводит к разрушению защитного слоя между анодом и катодом, итог - КЗ с резким повышением температуры. При достижении 200C внутри начинает выделяться свободный кислород, после чего тушение уже практически бесполезно, пора начинать думать об эвакуации.
Элемент аккумулятора герметично завёрнут в довольно плотную фольгу, но проткнуть острым или сломать сдуру вполне возможно.
Из вышесказанного практические выводы: не оставлять устройства заряжаться на солнце, не ставить на зарядку аккумуляторы ночью и в своё отсутствие (чтобы успеть прореагировать если что). Ну и конечно не повреждать/не разбирать/не кидать корпуса устройств.
С частью "кто виноват" разобрались, теперь "что делать".
Тут самое интересное. Фактически, классическое тушение (т.е процесс затруднения доступа атмосферного кислорода к очагу горения) в данном случае бесполезен. Для начала терморазгона кислород не нужен, а после 200C он начинает выделяться сам внутри аккумулятора.
Итого: СО2 огнетушители тут абсолютно бесполезны. Порошковые - условно годны, не остановят химическую реакцию но изолируют горение и помешают его распространению.
Далее уже идут чисто мои экспериментальные данные
Главное в случае перегрева/ возгорания литиевого аккумулятора - обеспечить максимально быстрое охлаждение. Начавшаяся химическая реакция внутри батареи в помещении при комнатной температуре идёт с разгоном, хотя сначала и не очень быстро. При +10с практически останавливается. При -20 останавливается очень быстро. Т.е небольшой аккумулятор можно сунуть в морозилку, тот что побольше (самокат) - вынести зимой/осенью/весной на улицу.
Как ни странно, хорошим вариантом является вода. Инстинкт городского жителя говорит, что не нужно использовать воду в контакте с электроприборами, но этот случай - исключение.
Конечно, первым делом нужно отключить от аккумулятора зарядку!!!
А отсоединённый от сетевой зарядки загоревшийся аккумулятор достаточно кинуть в ёмкость с холодной водой (хуже не будет точно, усилить реакцию вода в такой ситуации не может). Только не голыми руками конечно, ибо горячий!!!
Аккумулятору смартфона для отвода лишнего тепла от повреждённой батареи хватит ~литровой банки с холодной водой. Для батареи ноутбука понадобится ёмкость в 2-3 литра минимум. Для электросамоката, думаю, хватит ванной в квартире. Вода имеет отличную теплопроводность и быстро охлаждает батарею.
Однако, реакция имеет свойство возобновляться! Если охладить аккумулятор, а потом вынуть обратно на воздух комнатной температуры - терморазгон начнётся снова. Разогрев закончится только тогда, когда в повреждённой банке полностью закончится запасённая энергия. По моим наблюдениям, аккумулятору в ~40wh понадобилось не менее 3-4 часов чтобы стабилизироваться (тут ещё надо учитывать, что даже в формально разряженном полностью аккумуляторе ещё дофига энергии, ибо разница между 0% и 100% заряда это всего несколько процентов падения напряжения).
Кстати, у американских пожарных новые рекомендации также рекомендуют использовать воду для тушения электромобилей (можете нагуглить при желании). Однако для тушения Теслы уходит до 11 тонн воды!!!
Короче, "...мочи его, Шурф!"
И да, горящий литиевый аккумулятор это страшно, вдруг понимаешь какая это прорва энергии стремится вырваться наружу и остановить её разом просто невозможно. С этой точки зрения электромобиль после сильного ДТП гораздо опаснее авто с ДВС, если человек заблокирован внутри а целостность батареи нарушена - увы, прогноз очень плохой.
Итак. сейчас в каждом доме и практически в каждом кармане лежат устройства с Li-Ion аккумуляторами. Это привычно, посему никто практически не задумывается о ситуациях, когда что-то пошло не так...
На днях на практическом опыте выяснял, как тушить загоревшийся аккумулятор. Не то, чтобы я занялся этим специально, но уж раз пришлось - погрузился в тему. Как ни странно, мало кто представляет как именно это надо делать.
Хотя сами по себе литиевые аккумуляторы штука крайне взрыво-пожароопасная, и только отработанная технология с многоступенчатой системой безопасности сводит уровень факапов к минимальному уровню.
Итак, загореться (или взорваться) такой аккумулятор может по следующим основным причинам:
1) Нарушение режима зарядки и / или перегрев.
Если подавать на аккумулятор слишком большой для него ток зарядки, то начнётся перегрев, внутри элемента начнёт разрушаться защитный слой отделяющий анод от катода, в следствие реакции начнёт выделяться газ (летучие углеводороды: этан, метан, этилен) и акб раздует, что в итоге приведёт к бадабуму. Защита от этого обычно многоуровневая - схема зарядного устройства плюс схема контроллера зарядки самого аккумулятора. Сбои тут редки, но не исключены. Самый распространённый вариант - когда батарея собрана на нескольких элементах, и один из них деградировал сильнее других. Это приводит к неравномерному заряду элементов ( недозаряду одних и перезаряду других), раздувание и...
Современные контроллеры зарядки внутри АКБ-сборок следят за состоянием элементов с повышенной параноидальностью и часто отключают подозрительные банки при минимальном отклонении характеристик.
Следствие этого - частые отказы батарей с небольшим пробегом. Но шанс взрыва всё равно есть.
1а) Расширение п.1 - зарядка при повышенной температуре. Например, телефон лежит летом на солнечном подоконнике и заряжается. Сам телефон выделяет тепло, аккумулятор при зарядке выделяет тепло, также всё это нагревают солнечные лучи. Если температура достигнет критического уровня (думаю, градусов 80-90c уже в зоне риска для термического разгона) - пойдёт реакция и бадабум.
1аа) Резкое изменение атмосферного давления (например в самолёте). Если упаковка уже была раздута, падение давления вокруг приведёт к... да, опять к тому самому.
2) Нарушение целостности банки - сразу приводит к разрушению защитного слоя между анодом и катодом, итог - КЗ с резким повышением температуры. При достижении 200C внутри начинает выделяться свободный кислород, после чего тушение уже практически бесполезно, пора начинать думать об эвакуации.
Элемент аккумулятора герметично завёрнут в довольно плотную фольгу, но проткнуть острым или сломать сдуру вполне возможно.
Из вышесказанного практические выводы: не оставлять устройства заряжаться на солнце, не ставить на зарядку аккумуляторы ночью и в своё отсутствие (чтобы успеть прореагировать если что). Ну и конечно не повреждать/не разбирать/не кидать корпуса устройств.
С частью "кто виноват" разобрались, теперь "что делать".
Тут самое интересное. Фактически, классическое тушение (т.е процесс затруднения доступа атмосферного кислорода к очагу горения) в данном случае бесполезен. Для начала терморазгона кислород не нужен, а после 200C он начинает выделяться сам внутри аккумулятора.
Итого: СО2 огнетушители тут абсолютно бесполезны. Порошковые - условно годны, не остановят химическую реакцию но изолируют горение и помешают его распространению.
Далее уже идут чисто мои экспериментальные данные
Главное в случае перегрева/ возгорания литиевого аккумулятора - обеспечить максимально быстрое охлаждение. Начавшаяся химическая реакция внутри батареи в помещении при комнатной температуре идёт с разгоном, хотя сначала и не очень быстро. При +10с практически останавливается. При -20 останавливается очень быстро. Т.е небольшой аккумулятор можно сунуть в морозилку, тот что побольше (самокат) - вынести зимой/осенью/весной на улицу.
Как ни странно, хорошим вариантом является вода. Инстинкт городского жителя говорит, что не нужно использовать воду в контакте с электроприборами, но этот случай - исключение.
Конечно, первым делом нужно отключить от аккумулятора зарядку!!!
А отсоединённый от сетевой зарядки загоревшийся аккумулятор достаточно кинуть в ёмкость с холодной водой (хуже не будет точно, усилить реакцию вода в такой ситуации не может). Только не голыми руками конечно, ибо горячий!!!
Аккумулятору смартфона для отвода лишнего тепла от повреждённой батареи хватит ~литровой банки с холодной водой. Для батареи ноутбука понадобится ёмкость в 2-3 литра минимум. Для электросамоката, думаю, хватит ванной в квартире. Вода имеет отличную теплопроводность и быстро охлаждает батарею.
Однако, реакция имеет свойство возобновляться! Если охладить аккумулятор, а потом вынуть обратно на воздух комнатной температуры - терморазгон начнётся снова. Разогрев закончится только тогда, когда в повреждённой банке полностью закончится запасённая энергия. По моим наблюдениям, аккумулятору в ~40wh понадобилось не менее 3-4 часов чтобы стабилизироваться (тут ещё надо учитывать, что даже в формально разряженном полностью аккумуляторе ещё дофига энергии, ибо разница между 0% и 100% заряда это всего несколько процентов падения напряжения).
Кстати, у американских пожарных новые рекомендации также рекомендуют использовать воду для тушения электромобилей (можете нагуглить при желании). Однако для тушения Теслы уходит до 11 тонн воды!!!
Короче, "...мочи его, Шурф!"
И да, горящий литиевый аккумулятор это страшно, вдруг понимаешь какая это прорва энергии стремится вырваться наружу и остановить её разом просто невозможно. С этой точки зрения электромобиль после сильного ДТП гораздо опаснее авто с ДВС, если человек заблокирован внутри а целостность батареи нарушена - увы, прогноз очень плохой.