ทำความเข้าใจเกี่ยวกับความปลอดภัยของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

ความปลอดภัยของ แบตเตอรี่ที่ใช้ลิเธียม ได้รับการตรวจสอบอย่างเข้มงวดการวาดแนวความเสี่ยงด้านการจัดเก็บพลังงานในอดีตเช่นการระเบิดของเครื่องยนต์ไอน้ำและการถกเถียงในช่วงต้นของน้ำมันเบนซิน ในขณะที่เทคโนโลยีลิเธียมไอออนโดยทั่วไปปลอดภัย แต่ความล้มเหลวเป็นครั้งคราวเช่นการเรียกคืน Sony ในปี 2549 ของหกล้านแพ็คเน้นความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้น

ผู้ผลิตแบตเตอรี่ตั้งเป้าหมายที่จะลดอนุภาคโลหะที่สามารถกระตุ้นวงจรลัดวงจรแม้จะมีความท้าทายในการรักษาความสะอาดอย่างแน่นอนในห้องทำความสะอาดแบตเตอรี่ เซลล์ที่มีตัวคั่นบาง ๆ (24µm หรือน้อยกว่า) มีแนวโน้มที่จะเกิดสิ่งสกปรกมากกว่าการออกแบบที่เก่ากว่า เนื่องจากพวกเขาอาจจุดชนวนมาตรฐานความปลอดภัยใหม่โดย UL ได้พัฒนาขึ้นไม่ต้องทดสอบการเจาะเพื่อการยอมรับแบตเตอรี่ลิเธียมอีกต่อไป

เพื่อความปลอดภัยก่อนที่จะเปิดตัวผู้ผลิตตัวอย่างแบตเตอรี่เพื่อการทดสอบอย่างเข้มงวดซึ่งต้องใช้ตัวอย่างที่ปราศจากความล้มเหลวเป็นล้าน ๆ ปีก่อนที่จะอนุมัติแอปพลิเคชันที่สำคัญเช่นอุปกรณ์การแพทย์

เนื่องจากเทคโนโลยี Li-ion ในปัจจุบันใกล้ถึงขีด จำกัด ด้านความจุพลังงานผู้ผลิตจัดลำดับความสำคัญด้านความปลอดภัยและการปรับปรุงอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าความสามารถที่แท้จริง ความท้าทายยังคงอยู่กับการลัดวงจรภายในที่สามารถเอาชนะมาตรการป้องกันภายนอกได้ตามหลักฐานการเรียกคืนปี 2549 ซึ่งตรงตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของ UL แต่ยังคงล้มเหลวในระหว่างการใช้งานปกติ

ความล้มเหลวของแบตเตอรี่แบ่งออกเป็นสองประเภท: ข้อบกพร่องในการออกแบบที่คาดการณ์ได้และเหตุการณ์แบบสุ่มโดยไม่มีปัญหาการออกแบบที่ชัดเจน ระยะสั้นเล็กน้อยสามารถทำให้เกิดการคายน้ำตนเองเพิ่มขึ้นด้วยการสะสมความร้อนน้อยที่สุด อย่างไรก็ตามการสะสมของอนุภาคโลหะสามารถนำไปสู่การไหลของกระแสไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญและความร้อนมากเกินไปอาจทำให้เกิด หนีความร้อนมักจะอธิบายว่าเป็น “ระบายด้วยเปลวไฟ”

ยิ่งไปกว่านั้นตัวคั่นที่ไม่สม่ำเสมอเพิ่มความต้านทานและสร้างจุดความร้อนในท้องถิ่นที่ทำให้ความสมบูรณ์ของตัวคั่นลดลง ที่สุด ผู้ผลิตรายใหญ่ Li-ion เอ็กซ์เรย์แต่ละเซลล์ในระหว่างการควบคุมคุณภาพเพื่อตรวจจับความผิดปกติเช่นแท็บงอหรือม้วนเจลลี่บด – มีส่วนร่วมในมาตรฐานความปลอดภัยของแบตเตอรี่ในปัจจุบันซึ่งโดยทั่วไปจะได้รับการรักษาโดยแบรนด์ที่ได้รับการยอมรับเท่านั้น

การพัฒนาความปลอดภัยของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน: ข้อควรพิจารณาที่สำคัญ

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคุณภาพปลอดภัยโดยเนื้อแท้เมื่อใช้อย่างถูกต้อง อย่างไรก็ตามมีการรายงานเหตุการณ์ความร้อนและไฟไหม้จำนวนมากในผลิตภัณฑ์อุปโภคบริโภคที่มีแบตเตอรี่ที่ไม่ผ่านการรับรองเช่น Hoverboards ปัญหาเหล่านี้ส่วนใหญ่ได้รับการแก้ไขด้วยแบตเตอรี่ Li-ion ที่ผ่านการรับรองในรุ่นล่าสุด

การใช้ในทางที่ผิดเช่นการสัมผัสกับเงื่อนไขที่รุนแรงหรือการชาร์จมากเกินไปอาจนำไปสู่ความล้มเหลวในทุกประเภทแบตเตอรี่โดยเน้นความจำเป็นในการจัดการที่เหมาะสม เซลล์ Li-ion ต้องการการจัดการอย่างรอบคอบเพื่อป้องกันความไม่แน่นอนรวมถึงการหลีกเลี่ยงการปล่อยลึกและการได้รับแรงดันไฟฟ้าต่ำเป็นเวลานาน ความร้อนและการชาร์จมากเกินไปเป็นแรงกดดันหลักสำหรับแบตเตอรี่ Li-ion ซึ่งจำเป็นต้องใช้วิธีการจัดเก็บที่ระมัดระวังเช่นการชาร์จและการป้องกันบางส่วนจากแสงแดดโดยตรง ผู้ผลิตมีความรับผิดชอบต่อความล้มเหลวของแบตเตอรี่ซึ่งเป็นการตอกย้ำความมุ่งมั่นในมาตรฐานความปลอดภัยแม้จะมีเหตุการณ์ที่หายากในการใช้อุปกรณ์รายวัน

แม้จะมีอุปกรณ์พกพามากกว่าพันล้านเครื่องที่ใช้งานทุกวัน แต่อุบัติเหตุยังคงหายาก – น้อยกว่าหนึ่งความล้มเหลวต่อล้านสำหรับเซลล์ Li-ion ที่มีคุณภาพเมื่อเทียบกับโอกาส 1 ใน 13,000 ของการถูกฟ้าผ่าตลอดชีวิต

แบตเตอรี่อุตสาหกรรมที่ใช้ในเครื่องมือไฟฟ้ามักจะทนทานกว่ารุ่นผู้บริโภค แต่มุ่งเน้นไปที่การส่งมอบพลังงานมากกว่าเวลานาน เซลล์ไฟฟ้าจะปลอดภัยกว่าหากถูกทารุณกรรมเมื่อเทียบกับเซลล์พลังงาน

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาความกังวลได้เน้นถึงความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับเซลล์แบรนด์ลิเธียมไอออน (18650) ที่ไม่คุ้นเคยซึ่งมักใช้สำหรับการสูบไอ; สิ่งเหล่านี้อาจขาดการประกันคุณภาพที่พบในแบรนด์ที่มีชื่อเสียง ไฟจากแบตเตอรี่บุหรี่อิเล็กทรอนิกส์ที่มีข้อบกพร่องนำไปสู่เหตุการณ์ที่เป็นอันตรายเช่นการลงจอดฉุกเฉินของเที่ยวบิน Westjet เนื่องจากไฟไหม้บนเรือที่เกิดจากการขนส่งแบตเตอรี่ที่ผิดกฎหมาย

เกี่ยวกับยานพาหนะไฟฟ้า (EVs) สถิติแสดงให้เห็นว่าพวกเขาผลิตไฟน้อยลงต่อพันล้านกิโลเมตรเมื่อเทียบกับยานพาหนะเครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE): ประมาณสองไฟต่อพันล้านกิโลเมตรสำหรับเทสลาเทียบกับยานพาหนะน้ำแข็งประมาณ 90 คันในวันนี้หลังจากรถน้ำแข็งกว่า 400,000 คัน

จะทำอย่างไรถ้าแบตเตอรี่ร้อนเกินไปหรือจับไฟ

ในช่วงเหตุการณ์ความร้อนสูงเกินไปของแบตเตอรี่ หากแบตเตอรี่เปล่งเสียงหรือนูนให้ย้ายอุปกรณ์ไปยังพื้นผิวที่ไม่ติดไฟและพิจารณาย้ายที่อยู่กลางแจ้ง เพียงแค่ตัดการเชื่อมต่อแบตเตอรี่อาจไม่เพียงพอที่จะป้องกันปัญหาเพิ่มเติม

สำหรับไฟ Li-ion ขนาดเล็กใช้โฟม, CO2, สารเคมีแห้ง, ผงกราไฟท์, ผงทองแดงหรือเครื่องดับเพลิงโซดา ในกระท่อมเครื่องบินพนักงานต้อนรับบนเครื่องบินอาจใช้น้ำหรือโซดาเพื่อจัดการไฟ Li-ion เนื่องจากปริมาณลิเธียมต่ำในแบตเตอรี่

พื้นที่บรรทุกสินค้ามีระบบการดับเพลิงเช่น Halon เพื่อจัดการไฟ Li-ion ควบคู่ไปกับวัสดุไวไฟอื่น ๆ วิธีการดับเพลิงแบบใหม่เช่นการกระจายตัวของน้ำ Vermiculite (AVD) และExtover®เป็นวิธีที่เป็นนวัตกรรมในการเผาผลาญแบตเตอรี่ ทรายในภาชนะบรรจุไฟสามารถควบคุมการเผาไหม้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ในกรณีของไฟ EV ซึ่งอาจรุนแรงกว่าที่เกี่ยวข้องกับยานพาหนะเครื่องยนต์สันดาปภายในจำเป็นต้องใช้วิธีการดับเพลิงที่เฉพาะเจาะจง แนะนำให้ใช้เครื่องดับเพลิงคลาส D สำหรับไฟแบตเตอรี่ลิเธียมโลหะเนื่องจากปฏิกิริยาของพวกเขาด้วยน้ำ

เมื่อตัวเลข EV เพิ่มขึ้นความจำเป็นในการพัฒนาเทคนิคการดับเพลิงเช่นการรวมตัวแบ่งระหว่างเซลล์เพื่อป้องกันปฏิกิริยาลูกโซ่ในระหว่างการหลบหนีความร้อนกลายเป็นสิ่งจำเป็น

แนวทางที่มีประสิทธิภาพสำหรับการจัดการไฟแบตเตอรี่ Li-ion

• ในกรณีที่มีแบตเตอรี่ Li-ion ที่ล้มเหลวซึ่งทำเครื่องหมายด้วยเสียงฟู่, โป่ง, และการรั่วไหลของอิเล็กโทรไลต์, การกระทำในทันทีเป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันอันตรายที่อาจเกิดขึ้น
• ขอแนะนำให้ใช้ไฟ Li-ion ด้วยน้ำหรือใช้เครื่องดับเพลิงมาตรฐานเพื่อลดความเสี่ยงของการจุดระเบิดของวัสดุที่ติดไฟได้ใกล้เคียง
• เมื่อต้องรับมือกับไฟลิเธียม-โลหะมันเป็นสิ่งสำคัญที่จะใช้เครื่องดับเพลิงคลาส D เนื่องจากธรรมชาติของลิเธียมที่มีปฏิกิริยากับน้ำ
• ในกรณีที่ไม่มีเครื่องดับเพลิงคลาส D สามารถใช้น้ำเป็นทางเลือกเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดไฟไหม้อย่างมีประสิทธิภาพ
• สำหรับผลลัพธ์ที่ดีที่สุดในการดับไฟ Li-ion ตัวแทนการดับเพลิงต่าง ๆ เช่นโฟม, CO2, ABC Dry Chemical, ผงกราไฟท์, ผงทองแดงหรือโซดาสามารถใช้งานได้คล้ายกับสถานการณ์ไฟไหม้ที่ติดไฟได้มาตรฐาน
• ในกรณีที่ไม่สามารถดับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่เผาไหม้ได้ทำให้แพ็คถูกไฟไหม้ในลักษณะที่ควบคุมได้เป็นวิธีที่ทำงานได้ มันเป็นสิ่งสำคัญในการตรวจสอบการแพร่กระจายของเซลล์เนื่องจากแต่ละเซลล์อาจเผาไหม้ในอัตราที่แตกต่างกันเมื่อสัมผัสกับความร้อนและเพื่อกำจัดแพ็คที่ดูเหมือนจะถูกเผาไหม้อย่างปลอดภัยโดยวางไว้กลางแจ้งเป็นระยะเวลาหนึ่งเพื่อลดความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้น