A sicurità di e batterie di lithium hè sempre stata una preoccupazione in l'industria. A causa di a so struttura di materiale speciale è di l'ambienti di u funziunamentu cumplessu, una volta chì un incidente di u focu hè accadutu, pruvucarà danni à l'equipaggiu, perdita di pruprietà è ancu vittime. Dopu à un focu di batterie di lithium, a dispusizione hè difficiule, dura assai tempu, è spessu implica a generazione di una grande quantità di gasi tossichi. Per quessa, l'estinzione puntuale di u focu pò cuntrullà in modu efficace a diffusione di u focu, evità una brucia estensiva, è furnisce più tempu per u persunale per scappà.

Duranti u prucessu termale runaway di batterie di lithium-ion, u fumu, u focu, è ancu l'esplosione sò spessu. Per quessa, cuntrullà u prublema termale runaway è diffusion hè diventata a sfida principali affruntatu da i prudutti batterie lithium in u prucessu di usu. A scelta di a tecnulugia d'extinzione di u focu ghjustu pò prevene l'ulteriore diffusione di a fuga termica di a batteria, chì hè di grande significatu per a suppressione di u focu.

Questu articulu hà da presentà i principali extinguishers è i meccanismi di estinzione attualmente dispunibili nantu à u mercatu, è analizà i vantaghji è i disadvantages di diversi tipi di extinguishers.

Tipi di estintori

Attualmente, i extinguishers nantu à u mercatu sò principarmenti divisi in extinguishers à gas, extinguishers basati in acqua, extinguishers aerosol, è extinguishers in polvere secca. Quì sottu hè una introduzione à i codici è e caratteristiche di ogni tipu di extinguisher.

Perfluorohexane: Perfluorohexane hè statu listatu in l'inventariu PFAS di l'OCDE è l'EPA di i Stati Uniti. Per quessa, l'usu di perfluorohexane cum'è agenti d'extinzione di u focu deve esse conformi à e lege è i regulamenti lucali è cumunicà cù l'agenzii regulatori ambientali. Siccomu i prudutti di perfluorohexane in a descomposizione termale sò gasi di serra, ùn hè micca adattatu per spraying longu, grande dosi, cuntinuu. Hè ricumandemu per aduprà in cumbinazioni cù un sistema di spray d'acqua.

Trifluoromethane:L'agenti di trifluoromethane sò pruduciuti solu da uni pochi di fabricatori, è ùn ci sò micca standardi naziunali specifichi chì regulanu stu tipu d'agenti extinguishing. U costu di mantenimentu hè altu, perchè u so usu ùn hè micca cunsigliatu.

Hexafluoropropane:Stu agenti di estinzione hè propensu à dannà i dispositi o l'equipaggiu durante l'usu, è u so Potenziale di Riscaldamentu Globale (GWP) hè relativamente altu. Per quessa, l'hexafluoropropane pò esse usatu solu com'è agenti di extinzione di u focu di transizione.

Heptafluoropropane:A causa di l'effettu serra, hè gradualmente limitatu da parechji paesi è affruntà l'eliminazione. Attualmente, l'agenti di l'heptafluoropropane sò stati discontinuati, chì portanu à prublemi in ricarica di i sistemi di heptafluoropropane esistenti durante u mantenimentu. Dunque, u so usu ùn hè micca cunsigliatu.

Gas inerte:Cumpresu IG 01, IG 100, IG 55, IG 541, trà i quali IG 541 hè più largamente utilizatu è hè ricunnisciutu internaziunale cum'è un agenti extinguidor verde è ecologicu. Tuttavia, hà i disadvantages di altu costu di custruzzione, alta dumanda di cilindri di gas, è occupazione di grande spaziu.

Agente à base d'eau:L'extinctori d'acqua di nebbia fine sò largamente usati, è anu u megliu effettu di rinfrescante. Questu hè principarmenti perchè l'acqua hà una grande capacità di calore specifica, chì pò assorbe rapidamente una grande quantità di calore, rinfrescendu i sustanzi attivi chì ùn anu micca reagitu in a bateria è cusì impediscenu più aumentu di a temperatura. Tuttavia, l'acqua provoca danni significativi à e batterie è ùn hè micca insulating, purtendu à i cortu circuiti di a bateria.

Aerosol:A causa di a so amichevule ambientale, a non-tossicità, u prezzu bassu è a facilità di mantenimentu, l'aerosol hè diventatu l'agente di estinzione di u focu mainstream. Tuttavia, l'aerosol selezziunatu deve esse in conformità cù i rigulamenti di l'ONU è e leggi è regulamenti lucali, è a certificazione naziunale di u produttu hè necessaria. Tuttavia, l'aerosols mancanu di capacità di rinfrescante, è durante a so applicazione, a temperatura di a bateria resta relativamente alta. Dopu chì l'agente d'extinzione di u focu cessà di liberà, a bateria hè propensa à reignizione.

L'efficacità di l'estinguenti di u focu

U Laboratoriu Chjave di u Statu di Scienze di u focu in l'Università di Scienza è Tecnulugia di a Cina hà realizatu un studiu chì compara l'effetti di l'extinzione di u focu di u polu seccu ABC, l'heptafluoropropane, l'acqua, perfluorohexane, è l'extincting CO2 nantu à una batteria di lithium-ion 38A.

Prucessu di spegnimentu di u focu paraguni

U polveru seccu ABC, l'heptafluoropropane, l'acqua è u perfluorohexane ponu tutti estingue rapidamente l'incendi di batterie senza reignition. In ogni casu, l'extinctori di CO2 ùn ponu micca effittivamenti estingue i incendi di batterie è ponu causà reignition.

Comparazione di i risultati di a suppressione di u focu

Dopu à a furia termale, u cumpurtamentu di e batterie di lithium sottu à l'azzione di l'extincutori di u focu pò esse divisu à pocu pressu in trè tappe: a tappa di rinfrescante, a tappa di l'aumentu rapidu di a temperatura, è a tappa di a temperatura lenta.

A prima tappahè a tappa di rinfrescante, induve a temperatura di a superficia di a bateria diminuisce dopu chì l'extinguishant hè liberatu. Questu hè principalmente per dui motivi:

• Ventilazione di a batteria: Prima di a fuga termica di e batterie di lithium-ion, una grande quantità di alcani è gas CO2 s'accumula in a batteria. Quandu a bateria righjunghji u so limitu di pressione, a valvula di salvezza si apre, liberandu gas d'alta pressione. Stu gasu porta i sustanzi attivi in ​​a bateria mentre furnisce ancu un effettu di rinfrescante à a bateria.
• Effettu di l'extinguishant di u focu: L'effettu di rinfrescante di l'extinguishant di u focu vene principalmente da duie parti: l'assorbimentu di calore durante u cambiamentu di fase è l'effettu di isolamentu chimicu. L'assorbimentu di u calore di u cambiamentu di fase elimina direttamente u calore generatu da a bateria, mentre chì l'effettu di isolamentu chimicu riduce indirettamente a generazione di calore interrompendu e reazzione chimica. L'acqua hà l'effettu di rinfrescante più significativu per via di a so alta capacità di calore specificu, chì permette di assorbe rapidamente una grande quantità di calore. Perfluorohexane seguita, mentri HFC-227ea, CO2, è ABC polvere secca ùn mostra micca effetti significativu di rinfrescante, chì hè in relazione cù a natura è u mecanismu di l'extincutori di u focu.

A seconda tappa hè a tappa di l'aumentu rapidu di a temperatura, induve a temperatura di a bateria s'arrizza rapidamente da u so valore minimu à u so piccu. Siccomu l'extincutori di u focu ùn ponu micca piantà cumplettamente a reazione di descomposizione in a batteria, è a maiò parte di l'extincutori di u focu anu effetti di rinfrescante scarsi, a temperatura di a bateria mostra una tendenza ascendante quasi verticale per i diversi extinguishants. In pocu tempu, a temperatura di a bateria s'arrizza à u so piccu.

In questa tappa, ci hè una diferenza significativa in l'efficacezza di diversi extinguishants in l'inhibizione di l'aumentu di a temperatura di a bateria. L'efficacità in ordine decrescente hè acqua> perfluorohexane> HFC-227ea> polvere secca ABC> CO2. Quandu a temperatura di a bateria aumenta lentamente, furnisce più tempu di risposta per l'avvisu di u focu di a batteria è più tempu di reazione per l'operatori.

Cunclusioni

1. CO2: L'extinguishanti di u focu cum'è u CO2, chì agiscenu principalmente per suffocation and isolation, anu poveri effetti inhibitori nantu à u focu di batterie. In questu studiu, i fenomeni di reignition severi sò accaduti cù CO2, facendu micca adattatu per incendi di batterie di lithium.
2. ABC Dry Powder / HFC-227ea: ABC polvere secca è HFC-227ea extinguishings, chì agisce principalmente per isolamentu è suppressione chimica, ponu parzialmente inibisce e reazioni in catena in a batteria in una certa misura. Hanu un effettu ligeramente megliu cà CO2, ma postu ch'elli ùn mancanu effetti di rinfrescante è ùn ponu micca bluccà cumplettamente e reazzioni internu in a bateria, a temperatura di a bateria cresce sempre rapidamente dopu chì l'extinguishant hè liberatu.
3. Perfluorohexane: Perfluorohexane ùn solu blucca a reazzione interna di a batteria, ma ancu assorbe u calore per vaporizazione. Dunque, u so effettu inhibitore nantu à u focu di a bateria hè significativamente megliu cà l'altri extinguishanti.
4. L'acqua: Trà tutti l'extincutori di u focu, l'acqua hà l'effettu di u focu più evidenti. Questu hè principarmenti perchè l'acqua hà una grande capacità di calore specifica, chì permette di assorbe rapidamente una grande quantità di calore. Questu rinfriscà i sustanzi attivi chì ùn anu reagitu in a bateria, inibendu cusì l'aumentu di a temperatura. Tuttavia, l'acqua causa danni significativi à e batterie è ùn hà micca un effettu d'insulazione, cusì u so usu deve esse estremamente prudente.

Chì duvemu sceglie ?

Avemu studiatu i sistemi di prutezzione di u focu utilizati da parechji fabricatori di sistemi di almacenamentu d'energia attualmente in u mercatu, adopranu principalmente e seguenti soluzioni di estinzione di u focu:

• Perfluorohexane + acqua
• Aerosol + acqua

Si pò vede chìagenti sinergici di estinzione di u focu sò a tendenza mainstream per i pruduttori di batterie di lithium. Pigliendu Perfluorohexane + Acqua cum'è un esempiu, Perfluorohexane pò estingue rapidamente fiamme aperte, facilitendu u cuntattu di a nebbia d'acqua fina cù a batteria, mentre chì a nebbia d'acqua fina pò rinfriscà in modu efficace. U funziunamentu cooperativu hà megliu effetti d'extinzione di u focu è di rinfrescante cumparatu cù l'usu di un unicu agenti di extinzione di u focu. Attualmente, u Novu Regolamentu di a Batteria di l'UE richiede chì e future etichette di batterie includinu agenti estinguenti dispunibuli. I Manufacturers anu ancu bisognu di sceglie l'agente di extinzione di u focu adattatu basatu nantu à i so prudutti, i rigulamenti lucali è l'efficacità.