Bezpečnosť lítiové batérie bol pod intenzívnou kontrolou a kreslil paralely s historickými rizikami skladovania energie, ako sú výbuchy parného motora a skoré benzínové kontroverzie. Zatiaľ čo lítium-iónová technológia je vo všeobecnosti bezpečná, príležitostné zlyhania, ako napríklad stiahnutie Sony z roku 2006 zo šiestich miliónov balíčkov, zdôrazňujú potenciálne riziká.
Cieľom výrobcov batérií je znížiť kovové častice, ktoré môžu spustiť skraty, a to napriek výzvam pri udržiavaní absolútnej čistoty v čistenie batérií. Bunky s ultra tenkými separatormi (24 um alebo menej) sú náchylnejšie na nečistoty ako staršie návrhy. Keď sa môžu zapáliť, vyvinuli sa nové bezpečnostné normy UL, ktoré už nevyžadujú testy penetrácie na prijatie lítiových batérií.
Aby sa zaistila bezpečnosť pred prepustením, výrobcovia predmety vzoriek batérií dôkladného testovania, ktoré si vyžadujú milión vzoriek bez zlyhania v priebehu roka pred schválením kritických aplikácií, ako sú zdravotnícke pomôcky.
Keďže súčasná technológia Li-Ion sa blíži k limitom svojej energetickej kapacity, výrobcovia uprednostňujú zlepšenia bezpečnosti a dlhovekosti pred čistou kapacitou. Výzvy pretrvávajú s vnútornými skratkami, ktoré môžu premôcť opatrenia na vonkajšiu ochranu, o čom svedčí stiahnutie z roku 2006, ktoré spĺňali bezpečnostné požiadavky UL, ale stále zlyhali počas normálneho používania.
Poruchy batérie spadajú do dvoch kategórií: predvídateľné konštrukčné chyby a náhodné udalosti bez jasných problémov s dizajnom. Menší skrat môže spôsobiť zvýšené samovybíjanie s minimálnym nahromadením tepla. Nahromadenie kovových častíc však môže viesť k významnému toku prúdu a nadmernému zahrievaniu, čo môže spôsobiť tepelný útek, často popisovaný ako “odvzdušňovanie plameňom.”
Nerovnomerné separátory navyše zvyšujú odpor a vytvárajú lokálne tepelné škvrny, ktoré oslabujú integritu separátora. Väčšina hlavných výrobcov Li-ion röntgenujte každú bunku počas kontroly kvality, aby ste zistili anomálie, ako sú ohnuté jazýčky alebo rozdrvené želé rolky – prispieva k dnešným bezpečnostným štandardom batérií, ktoré zvyčajne dodržujú iba uznávané značky.
Pokrok v bezpečnosti lítium-iónových batérií: kľúčové úvahy
Kvalitné lítium-iónové batérie sú pri správnom používaní zo svojej podstaty bezpečné. Pri spotrebiteľských produktoch s necertifikovanými batériami, ako sú hoverboardy, však boli hlásené početné prípady prehriatia a požiaru. Tieto problémy boli do značnej miery vyriešené certifikovanými lítium-iónovými batériami v posledných modeloch.
Nesprávne používanie, ako je vystavenie extrémnym podmienkam alebo prebíjanie, môže viesť k poruchám všetkých typov batérií, čo zdôrazňuje potrebu správnej manipulácie. Li-ion články vyžadujú starostlivé riadenie, aby sa predišlo nestabilite, vrátane zabránenia hlbokému vybitiu a dlhodobému vystaveniu nízkemu napätiu. Teplo a prebíjanie sú hlavnými stresormi pre lítium-iónové batérie, čo si vyžaduje opatrné skladovacie postupy, ako je čiastočné nabíjanie a ochrana pred priamym slnečným žiarením. Výrobcovia nesú zodpovednosť za zlyhania batérie, čím zdôrazňujú svoj záväzok dodržiavať bezpečnostné normy napriek zriedkavým incidentom pri každodennom používaní zariadenia.
Napriek viac ako miliarde mobilných zariadení, ktoré sa denne používajú, sú nehody stále zriedkavé – menej ako jedno zlyhanie na milión v prípade kvalitných lítium-iónových článkov v porovnaní s pravdepodobnosťou 1 z 13 000, že budú zasiahnuté bleskom počas celého života.
Priemyselné batérie používané v elektrickom náradí sú zvyčajne odolnejšie ako spotrebiteľské modely, ale zameriavajú sa skôr na dodávku energie než na dlhú dobu prevádzky. Silové články sú pri zneužívaní bezpečnejšie v porovnaní s energetickými článkami.
V posledných rokoch obavy poukázali na riziká spojené s lítium-iónovými (18650) článkami, ktoré sa často používajú na vaping; môže im chýbať záruka kvality, ktorú možno nájsť u renomovaných značiek. Požiare z poškodených batérií elektronických cigariet viedli k nebezpečným incidentom, ako je núdzové pristátie letu WestJet v dôsledku požiaru na palube spôsobeného nelegálnou prepravou batérií.
Pokiaľ ide o elektrické vozidlá (EV), štatistiky ukazujú, že spôsobujú menej požiarov na miliardu kilometrov v porovnaní s vozidlami s vnútorným spaľovacím motorom (ICE): približne dva požiare na miliardu kilometrov v prípade vozidiel Tesla oproti približne 90 v prípade vozidiel ICE v súčasnosti, po tom, čo v 80. rokoch začalo horieť viac ako 400 000 áut ICE.
Čo robiť, ak sa batéria prehreje alebo začne horieť
V prípade prehriatia lítium-iónovej batérie je nevyhnutné okamžite konať. Ak batéria syčí alebo sa vybouľuje, premiestnite zariadenie na nehorľavý povrch a zvážte jeho premiestnenie vonku. Jednoduché odpojenie batérie nemusí stačiť na zabránenie ďalším problémom.
Pre malé Li-ion požiare použite penu, CO2, suché chemikálie, grafitový prášok, medený prášok alebo sódové hasiace prístroje. V kabínach lietadla môžu letušky používať vodu alebo sódu na zvládnutie požiarov Li-ion kvôli nízkemu obsahu lítia v batériách.
Nákladové priestory sú vybavené protipožiarnymi systémami, ako je halón, na zvládnutie požiarov Li-ion spolu s inými horľavými materiálmi. Nové metódy hasenia, ako je vodná disperzia vermikulitu (AVD) a Extover®, poskytujú inovatívne spôsoby, ako udusiť horiace batérie; piesok v ohňovzdorných nádobách môže tiež účinne kontrolovať popáleniny.
V prípade požiarov EV, ktoré môžu byť intenzívnejšie ako pri vozidlách so spaľovacím motorom, sú potrebné špecifické metódy hasenia. Hasiace prístroje triedy D sa odporúčajú pre požiare lítiovo-kovových batérií kvôli ich reaktivite s vodou.
So zvyšujúcim sa počtom EV sa stáva nevyhnutná potreba vyvíjajúcich sa protipožiarnych techník, ako je začlenenie rozdeľovačov medzi články, aby sa zabránilo reťazovým reakciám počas tepelného úniku.
Efektívne pokyny na zaobchádzanie s požiarom lítium-iónových batérií
- V prípade zlyhania lítium-iónovej batérie, ktorá sa prejavuje syčaním, vydutím a únikom elektrolytu, je nevyhnutné okamžite konať, aby sa predišlo potenciálnym rizikám.
- Na zníženie rizika vznietenia blízkych horľavých materiálov sa odporúča hasiť lítium-iónový oheň vodou alebo použiť štandardný hasiaci prístroj.
- Pri hasení lítium-kovových požiarov je nevyhnutné používať hasiaci prístroj triedy D kvôli reaktívnej povahe lítia s vodou.
- V prípade absencie hasiaceho prístroja triedy D možno ako alternatívu použiť vodu, aby sa zabránilo efektívnemu šíreniu požiaru.
- Pre optimálne výsledky pri hasení Li-ion požiaru možno použiť rôzne hasiace prostriedky, ako je pena, CO2, suchá chemikália ABC, grafitový prášok, medený prášok alebo sóda, podobne ako pri štandardných scenároch horľavých požiarov.
- V prípadoch, keď horiacu lítium-iónovú batériu nie je možné uhasiť, je uskutočniteľný prístup nechať batériu vyhorieť kontrolovaným spôsobom. Je dôležité monitorovať šírenie buniek, pretože každá bunka môže horieť rôznou rýchlosťou, keď je vystavená teplu, a bezpečne zlikvidovať zdanlivo vyhorené balenia ich umiestnením vonku na určitý čas, aby sa minimalizovali potenciálne riziká.
