Híreink

Lítiumion-akkumulátorok – mikor gyulladnak meg?

2020. március 13. 08:46

Mi a különbség a lítium mint fém és a lítiumot tartalmazó akkumulátorok égése között? Melyiknél milyen veszélyekre kell felkészülni? Elemek és akkumulátorok. Hogy épülnek fel? Mitől gyulladhatnak meg?


Lítium – Lítiumion-akkumulátor

A lítium az alkálifémek közé tartozó kémiai elem, és mint minden alkálifém, erősen reaktív és gyúlékony. Tűzvédelmi szempontból különbséget kell tennünk a lítium mint fém és a lítiumion-akkumulátor égési tulajdonságai és oltási lehetőségei között. Ugyanis mivel ez a legkisebb sűrűségű szilárd elem, a nagy szilárdság és a kis tömeg miatt egyik fő alkalmazási területe a lítiumelemek és a lítiumion-akkumulátorok gyártása. Mindkét formában heves égésről beszélhetünk, azonban az égés hevessége és lefolyása eltérő.

A könnyűfémek vagy ötvözeteik gyulladási hőmérséklete 500 °C feletti, azaz magas. Ha azonban már égnek, akkor rendkívül magas hőmérsékletet termelnek, néhányuk jóval több, mint 2000 °C-ot. A klasszikus tűzoltó szerekkel egy ilyen tűz oltása lehetetlen, sőt ezek használata a tűz hatásának drámai súlyosbodásához is vezethet! A víz itt „olaj” a tűzre! Tehát speciális oltóanyagokra és oltási módszerekre van szükség. (Lásd.: Fémtüzek)

 


Autóipari lítiumion-akkumulátorok szerkezete

 

A lítiumion-akkumulátorok viszont bonyolultabbak, sokféle kémiai összetétellel készülnek. Az anód általában porózus szénből készül, a katód pedig valamilyen lítiumvegyületből áll. Sokféle katód alapanyag létezik, és tulajdonképpen ez határozza meg a tulajdonságaikat. Egy konkrét termék (pl. egy pozitív elektródát (lítium-kobaltoxidot), egy negatív elektródát (grafitot), valamint elektrolitokat (etilénkarbonátot, dietil-karbonátot és lítium-hexafluorofoszfátot)) tartalmaz.

 

Elem vagy akkumulátor?

Tűzvédelmi szempontból érdemes, akár önkényesen is, a köznapi értelemben vett lítiumelem és a lítiumion-akkumulátor között is különbséget tenni.

A kisebb termék, a lítiumelem (lámpák, telefonok, kéziszerszámok) töltése, mélykisütése, zárlata során fellépő hőmérsékleteknél (egyes irodalmak szerint a lítiumion-akkumulátorok maximális üzemi hőfoka kisütéskor 60 °C, töltéskor 45 °C) könnyen heves gyulladással járó kémiai reakciók indulhatnak el. Maga a felmelegedési folyamat akár 15–20 percig is tarthat, s az elemek 100–160 °C felett felhasadnak. Ilyenkor az elem pár másodpercig intenzív szúrólánggal ég, s ez akár mozgásba is hozhatja (kilövi). Az intenzív égés után az elem belső éghető anyagai még mintegy 20–30 másodpercig égnek. Ez a környezetére és az együtt tárolt elemekre is gyújtási veszélyt jelent. Több elem (pl. konténer) esetén komoly tűzre lehet számítani. Ez a tárolási szabályok áttekintését igényli.

Ezeknél, az olcsóbb szerkezetek miatt, a töltési feszültség is nehezebben tartható, így több tüzet okoznak.

  


Akkumulátor és gombelemek

 

A nagyobb akkumulátorok (pl. elektromos járművek, targoncák) is, bár különböző mértékben, de érzékenyek a túltöltésre, túlmelegedésre, ezért a gyártók megadják az akkucella minimálisan és maximálisan megengedhető kapocsfeszültségét. Ezek átlépésével az adott cella típus kritikus hőmérsékletét is átlépik, s e fölött a beinduló hőtermelő kémia folyamatok önfenntartóvá tudnak válni, s a cella füstölni, égni kezd. Ezek egy részénél ez sem okozhat elvileg problémát. A nagyobb járművekben az akkumulátorok fűthetőek/hűthetőek, mert a legtöbb lítiumion-akkumulátor melegen sokkal jobban teljesít, nagyobb áramot lehet belőlük kivenni, ezért mindig a megfelelő hőmérséklettartományban tartják a cellákat. A tapasztalatok szerint a járműakkumulátorok eddigi ismert füstölései, tűzesetei valamilyen sérülés (ütközés, leejtés) hatásaként következtek be.

 

 

Mitől gyulladhat meg?

  1. A túltöltés a fémes lítium kiválását okozza az anódon, a katód pedig szén-dioxid gázt fejleszt. A gázfejlődés addig növeli a belső nyomást, amíg a burkolat megreped. A levegőben lévő nedvesség reagál a kivált lítiummal, s ez a hőtermelés a teljes akku kigyulladásához vezethet.
  2. Mélykisütéskor az elektródákon apró dentritek képződnek, amik átszúrják a vékony szeparátort (ez egy ion-membrán fólia, amely az anódot és a katódot elválasztja) és rövidzárakat hoznak létre. Ez rosszabb esetben ugyancsak káros hőtermeléshez vezet és a vele párhuzamosan kötött akkukat is képes zárlatba vinni. Ennek megelőzése érdekében a nagyobb akkucellák hőmérsékletét is folyamatosan ellenőrzik.
  3. Ha az akkumulátor pólusai fémtárgyhoz érnek, akkor hő keletkezhet, illetve kifolyhat az elektrolit. Az elektrolit gyúlékony anyag, ezért kifolyása esetén az akkut a nyílt láng közeléből azonnal el kell távolítani.
  4. A külső tűz (akár egy másik elem égése is) átterjed az elemekre, akkumulátorra.
  5. Mechanikus hatásoknak teszi ki az akkut, amitől felhasad, a töltőanyaga kifolyik.

 

Használati tanács

A mélykisült akkumulátorokat óvatosan, valamilyen nem éghető fedővel zárható edényben javasolják a teljes feltöltődésig tölteni, ezzel az esetleges felhasadásból keletkező szúróláng nem okozhat további tűzkárt.

Vissza

Ezt a hírt eddig 3503 látogató olvasta.