Lityum İyon Batarya Yangın Söndürme Üzerine Bir İnceleme

Özet

Derleme, Li-ion bataryaların (LiB) yangın riskinin nasıl azaltılacağını ve hangi ajanın bu yangınlara gerçekten etkili olduğunu soruyor. Yöntem literatür taramasıdır: katot, anot, separatör ve elektrolit bileşenleri, batarya sistemleri, termal kaçak ve yangın, hücre, modül/paket ve kompartıman düzeyinde güvenlik, yangın algılama ve söndürme ajanları (su, köpük, toz, CO2, halon bazlı) ve LiB söndürme çalışmaları sırayla inceleniyor; ardından su sisi karakterizasyonu, nozul özellikleri ve söndürme mekanizmaları ayrıntılandırılıyor.

Termal kötüye kullanımda 90-120 °C iç sıcaklıklar SEI ayrışmasının ekzotermik reaksiyonlarına, 200 °C üzerinde ise hidrokarbon elektrolitin ayrışıp ısı salmasına yol açıyor. Isı dedektörleri LiB yangınlarını algılamanın en yavaş yolu olarak bildiriliyor ve önerilmiyor; birleşik duman-ısı dedektörleri en hızlı olarak bildirilip öneriliyor. LiB yangınları A, B ve E sınıfları arasında yer alıyor; yazarlar büyük bir paketteki hücreleri yayılımı durduracak şekilde soğutmanın tek bir hücrenin alevini söndürmekten daha önemli olduğunu vurguluyor.

Ajanlar: halon bazlı ajanlar LiB yangınını söndürebiliyor ama iç sıcaklık artışını durduramıyor ve yeniden tutuşmayı önleyemiyor. Alıntılanan testlerde HFC-227ea, CO2 ve tozdan daha iyi performans gösterdi; Novec 1230 de etkili bulundu. DNV-GL testlerinde F500, FireIce, PyroCool köpük, Stat-X aerosol ve sprinklerin hepsi yangınları söndürdü ama su bazlı sistemler zamanla daha iyi soğuttu. Su sisi buharlaştığında hacmi üç büyüklük mertebesinden fazla artıyor, oksijeni ve yakıt buharını seyreltiyor; alıntılanan bir çalışma sisin kabin duvarlarına radyan ısı akısını %70 azalttığını buldu.

Sonuç: katkı maddeleri ve yüzey aktif maddeler içeren veya gaz ajanla birleştirilmiş su sisi, LiB'ler için en umut verici söndürme ve soğutma yöntemi. Sınırlar: derleme olduğu için yeni ölçüm yok ve çalışmaların testleri farklı hücre tipleri, ölçekler ve düzenekler üzerinde yapılmış, doğrudan karşılaştırılamıyor.

Öne çıkan noktalar

1. Termal kötüye kullanım: 90-120 °C iç sıcaklıklarda SEI ayrışması ekzotermik hale geliyor; 200 °C üzerinde hidrokarbon elektrolit ayrışıp ısı salabiliyor.
2. Isı dedektörleri LiB yangınlarını algılamanın en yavaş yolu olarak bildiriliyor ve önerilmiyor; birleşik duman-ısı dedektörleri en hızlı ve önerilen.
3. LiB yangınları A, B ve E sınıflarını kapsıyor; büyük paketteki hücreleri soğutarak yayılımı durdurmak tek hücrenin alevini söndürmekten daha önemli.
4. Halon bazlı ajanlar LiB yangınını söndürebiliyor ama iç sıcaklık artışını durduramıyor ve yeniden tutuşmayı önleyemiyor; alıntılanan testlerde HFC-227ea CO2 ve tozdan, Novec 1230 de etkili bulundu.
5. DNV-GL testlerinde F500, FireIce, PyroCool köpük, Stat-X aerosol ve sprinklerin hepsi yangınları söndürdü, su bazlı sistemler zamanla daha iyi soğuttu.
6. Su sisi buharlaştığında hacmi üç büyüklük mertebesinden fazla artıyor ve oksijen ile yakıt buharını seyreltiyor; alıntılanan bir çalışma sisin kabin duvarlarına radyan ısı akısını %70 azalttığını buldu.
7. Yazarlar, katkı ve yüzey aktif madde içeren veya gaz ajanla birleştirilmiş su sisini LiB'ler için en umut verici yöntem olarak değerlendiriyor.

Tasarımda kullanımı

• Li-ion UPS ve BESS alanlarında algılamayı birleşik duman-ısı dedektörleriyle kurun; yalnızca ısı dedektörüne güvenmeyin.
• Söndürme tasarımında hedefi alevi bastırmak kadar komşu hücrelerin soğutulması (yayılımı ve yeniden tutuşmayı durdurmak) olarak tanımlayın; gaz ajanı yalnız başına yeterli saymayın.
• Su sisi veya su sisi artı gaz ajan seçeneklerini, nozul ve damlacık boyutu özellikleriyle birlikte BESS ve batarya odası söndürme alternatifleri arasında değerlendirin.

Kimler okumalı

Li-ion batarya odası, UPS ve BESS yangın algılama ve söndürme sistemi tasarlayan yangın güvenliği mühendisleri.

Belgenin bölümleri

1. 1. Giriş
2. 2. Lityum iyon batarya bileşenleri (katot, anot, separatör, elektrolit)
3. 3. Lityum iyon batarya sistemleri
4. 4. Termal kaçak ve yangın
5. 5. Yangın koruma teknikleri (hücre, modül ve paket, kompartıman düzeyinde güvenlik)
6. 6. Lityum iyon batarya yangın algılama ve söndürme (söndürücü türleri: su, köpük, toz, CO2, halon bazlı; LiB söndürme çalışmaları; su sisi karakterizasyonu: damlacık boyut dağılımı, püskürtme koni açısı, hız, kütle debisi, momentum; nozul özellikleri; su sisinin söndürme mekanizmaları; su sisi sistem özellikleri)
7. 7. Özet ve görünüm

İlgili standartlar

• NFPA 855
• NFPA 750
• NFPA 2001
• UL 9540A

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

Mohammadmahdi Ghiji; Vasily Novozhilov; Khalid Moinuddin; Paul Joseph; Ian Burch; Brigitta Suendermann; Grant Gamble

Yayıncı

Energies (MDPI AG)

Yıl

2020

Cilt

13

Sayı

19

Sayfalar

5117

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Bilimsel yayın

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

DOI

10.3390/en13195117

Lisans

CC BY 4.0 — atıf vererek paylaşabilirsiniz

Lisans kanıtı

www.mdpi.com

Künye