Híreink

Lítiumion-akkumulátorok oltása – Lehet vízzel is?!

2020. április 06. 11:11

A lítiumion-akkumulátorok égési viselkedése jelentősen eltér a fémek égésétől, ugyanakkor a nagy teljesítményű és energiasűrűségű akkumulátorok kiterjedt tüzénél már magas hőmérsékletek is előállhatnak. A felhasznált elemek mennyisége pedig növekszik, s ezzel az új elemek tárolása, szállítása és az elhasználtak gyűjtése, tárolás, újrahasznosítása komoly tűzvédelmi kihívást jelent.


Mennyiség korlátozása, oltóanyag

A lítiumion-akkumulátorok újrahasznosításánál közel 13 ezer tonna nyersanyag (Cu, Al, CO, Mn, Ni, P) nyerhető vissza Európában. Ez az öt évvel ezelőtti mennyiség duplája, s a tendencia szerint a növekedés üteme nő. Ezért különösen fontos a biztonságos tárolás lehetőségeinek vizsgálta.

Az akkumulátoroknál a reakciópotenciál egyrészt a fém lítium reaktivitásában rejlik, másrészt körülbelül a tömeg 30%-a magas fűtőértékű elektrolit (általában metil-karbonátok keveréke). Ezen túl a katód fémoxidjában tárolt, könnyen deszorbálható oxigén a katódrendszertől függően 200 és 350 ° C közötti hőmérséklet-tartományban felszabadul. Így minden szükséges előfeltétel adott az öngyulladásképes előkevert lánghoz.

A nemzetközi adatok szerint a tüzek méretük szerint két csoportba sorolhatók.

  1. Önmagától kialvó vagy helyben gyorsan oltható kis tüzek.
  2. Jelentős oltóanyag-felhasználást igénylő, ahol a tűzforrást sokszor már nem lehet korlátozni. Ezeknél a tapasztalatok szerint Li-elem mennyisége, > 500 kg.

 

Mitől keletkeznek és mik a lehetséges következményeik?

Okok

Hatás

Következmény

Esemény lefolyása

Külső hőhatás

 

A szeparátor olvadása

Belső rövidzárlat az elektródák érintkezése miatt

Túlnyomás, az elektrolit elfolyása, a gázok begyulladása

Mechanikai hatás (zúzódás)

A szeparátor átszakadása

Alacsony impedanciájú külső rövidzárlat

Kúszó felmelegedés a magas belső ellenállás következtében

 

A tűzvédelmi szakemberek feladata

  • a tűzkeletkezési okok, és
  • a tárolási méretek korlátozása,
  • a sérülésveszély csökkentése.

Tárolásnál a leesés, ütődésveszély csökkentésével (ütközők, figyelmeztető táblák), szállítás, mozgatás során a sérülésveszély minimalizálása olyan szállítóedényekkel, amelyek egyben szigetelő/oltó anyaggal béleltek.

Az esetleges tüzeikhez a korábban írt cikkekben jelölt oltóanyagok és tűzoltó készülékek biztosítása.

 

Nagyobb méretű védelem kialakítása

Az elmúlt időszakban a vízzel oltást több kutatás értékelte. Az FM Globalnál is tesztelték lítiumion-akkumulátor tárolás tűzvédelmét gyors reagálású sprinklerrel. Ennek során 2,6 Ah-os kis és 20 Ah-os nagyobb méretű akkumulátor égését vizsgálták. Raklapos tárolással hullámpapír kartondobozban, műanyag elválasztókkal 4,6 m tárolási magassággal 20 Ah-os polimer tasak akkumulátorokat tartalmazó raktározásnál keletkezett tüzeket modelleztek, ahol mennyezeti 12,2 m magas volt. Vizsgálták a hőfelszabadulás mértékét és az akkumulátor égési idejét.

 


Az FM Global tűztesztje: lítiumion-cellák tüze

 

Tapasztalataik szerint:

  • A sprinkler működés előre jelzett ideje hasonló volt az egyéb kartonozott árucikkhez, vagyis a háromszintes, nyitott keretű állványok esetében a karton csomagolás az elsődleges tűzfejlődésben.
  • A 20 Ah-os, nagyméretű akkumulátor nagyobb kockázatot jelent, mint a 2,6 Ah-os kis akkumulátorok. A 20 Ah Li-ion polimer tasak elem a gyújtás utáni 2 perc 30 másodperctől hozzájárult a tűz súlyosbodásához, szemben 2,6 Ah hengeres és polimer tasak elemek 5. percétől.
  • A termék csomagolása fontos veszélytényező. A hullámkarton kartondobozok a kezdeti tűznövekedésben, a dobozokban lévő műanyag a teljes periódusban vezető tényezőnek bizonyult.
  • Az akkumulátoroknál az elektrolit mennyisége a fő éghető forrás, ami az akkumulátor kapacitásának függvénye, és az akkumulátor formátumától (pl. hengeres vagy polimer tasak) is változhat.
  • Külső tűz keletkezésekor a lángterjedés a karton anyag mentén zajlik, így a sprinkler működésbe lép mielőtt az elemek hozzájárulnak a tűzhöz.

 


Tűzteszt: TC-mérések a mennyezeti szinten

 


Tűzteszt: mennyezeti TC mérések || A sprinklerrendszer első működésbe lépésekor, 90 másodperccel a gyújtás után

 

Megállapításuk szerint a legfeljebb 4,6 m, 12,2 m-es mennyezeti magasságú tárolás sprinklerekből álló védelemmel megoldható. (K-tényezője 320 L /perc/bar ½), névleges 74 oC hőmérsékleti besorolással és névleges RTI-vel 27,6 m½s½ beépítve 3,0 m ± 3,0 m távolságra 2,4 bar üzemi nyomáson. Vagyis a lítiumion-akkumulátorok tárolásánál az áru mennyiségét célszerű korlátozni, s így a vázolt sprinkler védelem hatásos.

 

Irodalom:

  • Development of Protection Recommendations for Li-ion Battery Bulk Storage: Sprinklered Fire Test
  • Benjamin Ditch, October 2016, FM Global
  • Recycling von Lithium-Ion-Batterien, Reiner Weyhe 2013

 

Védelem 2019/1

 

http://www.vedelem.hu/hirek/12/2971-mivel-oltsuk-a-litiumion-akkumulatorokat

http://www.vedelem.hu/hirek/12/2969-litiumion-akkumulatorok-%E2%80%93-mikor-gyulladnak-meg

http://www.vedelem.hu/hirek/24/2966-mivel-oltsuk-a-femtuzeket

http://www.vedelem.hu/hirek/24/2965-konnyufemek-%E2%80%93-mi-olyan-kulonleges-a-femtuzekben

 

Vissza

Ezt a hírt eddig 1620 látogató olvasta.

Kapcsolódó információk: