Тепловой разгон литий-ионного аккумулятора: как он развивается и что делает корпус
Тепловой разгон — это не «загорелась батарейка», а самоподдерживающаяся реакция внутри ячейки, которую нельзя остановить снаружи. Разбираем, как она развивается, что видно на каждой стадии, почему вода не помогает и что в этой ситуации делает шкаф.
Литий-ионная ячейка — это плотно упакованная энергия и горючий электролит, разделённые тонкой плёнкой сепаратора. Пока сепаратор цел, а режимы в норме, всё стабильно. Когда он повреждается — механически, от перегрева или от дефекта, — начинается процесс, который развивается сам по себе.
Разберём механику: что происходит внутри, что при этом видно снаружи, какие газы выделяются, почему привычные способы тушения не работают и какую задачу решает корпус. Почему ячейки выходят из строя и как этого не допустить — в парной статье про причины возгорания.
Что происходит внутри ячейки
Ключевое свойство теплового разгона — положительная обратная связь. Каждый шаг увеличивает нагрев, а нагрев ускоряет следующий шаг.
Что происходит
К чему приводит
Повреждение или дефект сепаратора
Локальное короткое замыкание внутри ячейки
Ток через место замыкания
Точечный разогрев
Разложение компонентов при нагреве
Выделение тепла и газов, рост давления
Рост давления
Вздутие корпуса, затем разгерметизация
Разгерметизация
Выход горючих газов наружу
Дальнейший нагрев
Реакции ускоряются, процесс становится необратимым
Тепло на соседние ячейки
Разгон переходит дальше по сборке
Почему процесс нельзя остановить снаружи
Реакция идёт внутри герметичного объёма ячейки и питается собственными компонентами. Охлаждение снаружи снимает тепло с корпуса, но не с зоны реакции; сбитое пламя возвращается, потому что источник продолжает работать. Поэтому в отношении разгона говорят не о тушении, а об изоляции и охлаждении окружения.
Важное следствие для персонала. Если батарея в шкафу задымила, открывать двери нельзя: приток воздуха ускорит процесс, а человек окажется в потоке токсичных газов. Правильные действия — обесточить зону, вывести людей и вызвать пожарную охрану, сообщив, что горит литий-ионная батарея.
Стадии и признаки
Между первыми признаками и открытым пламенем проходят минуты. Именно поэтому решение принимают по ранним признакам, а не по факту дыма.
Практически важно уметь различать стадии: на первой ситуация ещё управляема, на второй речь уже об эвакуации.
Стадия
Что видно и слышно
Что делать
Ранние признаки
Корпус тёплый без нагрузки, слабый запах, лёгкое вздутие
Прекратить заряд, обесточить, изолировать батарею в контейнер
Не открывать корпус, вывести людей, вызвать пожарную охрану
Горение
Открытое пламя, плотный дым, возможен переход на соседние
Эвакуация, тушение — задача расчёта, охлаждение окружения
Что именно выделяется
При разложении электролита выходят угарный и углекислый газ, углеводороды и — это ключевая опасность — фтороводород, который образуется из фторсодержащих солей электролита. Он агрессивен для дыхательных путей и глаз, и его концентрация в замкнутом помещении нарастает быстро. Поэтому эвакуация начинается на стадии дыма, а не пламени.
Про запах. Сладковатый или химический запах рядом с батареей — это уже разгерметизация ячейки, а не «перегрелась». К этому моменту батарею нельзя ни заряжать, ни возвращать в работу.
Что в этой ситуации делает корпус
Раз процесс нельзя остановить, задача меняется: не дать ему выйти за пределы одного места. Именно это и делает корпус.
Что делает корпус
Как это работает
Удерживает событие внутри
Пожар не переходит на соседние батареи и на содержимое помещения
Ограничивает приток воздуха
Закрытый объём не раздувает горение
Отводит газы
Через штатную вытяжку, а не в рабочую зону
Даёт время
Люди успевают выйти, расчёт — приехать
Обозначает место
Понятно, где именно проблема, без поиска по помещению
Исполнения с классом огнестойкости 90 минут по EN 14470-1: дымовой датчик со свето-звуковой сигнализацией, перфорированные полки и выход вытяжки. Это корпуса для зарядки, то есть для того состояния, в котором разгон случается чаще всего.
Для повреждённой батареи — отдельный корпус
Батарея с признаками отказа не должна возвращаться в зарядный шкаф: ей нужен закрытый контейнер, из которого её можно вывезти, не перекладывая.
Аварийные контейнеры: корпус красного сигнального цвета, угольный фильтр для выделяющихся газов, конструкция рассчитана на перемещение с содержимым. Взрывобезопасное исполнение берут при высокой оценке риска.
Что делает разгон вероятнее и что делать при признаках
Правила, которые следуют прямо из механики процесса.
Что делает разгон вероятнее
Заряд повреждённой батареи: дефект внутри уже есть, заряд его проявляет.
Заряд на морозе: на аноде осаждается металлический литий, растёт риск внутреннего замыкания.
Перегрев при заряде: близко к источнику тепла, на солнце, без вентиляции.
Плотная укладка: батареи соприкасаются, тепло не отводится.
Чужое зарядное устройство: режим заряда вне штатного.
Ночная зарядка без присмотра вне закрытого корпуса.
Что делать при первых признаках
Прекратить заряд, обесточить зарядное устройство.
Не пытаться разряжать, «прокачивать» или вскрывать батарею.
Переместить в аварийный контейнер, если это ещё безопасно сделать.
Если началось задымление — не открывать корпус, вывести людей.
Вызвать пожарную охрану и сообщить, что горит литий-ионная батарея.
Зафиксировать случай и передать батарею на утилизацию.
Порядок обращения с повреждёнными батареями на складе разобран в статье про АКБ складской техники.
Нормативная сторона и организация
Перевозка литий-ионных батарей относится к опасным грузам класса 9 — номера ООН UN 3480 и UN 3481. Повреждённые элементы требуют отдельной упаковки и маркировки, и перевозчик об этом спросит.
Документ
Что из него следует
ПП РФ № 1479
Правила противопожарного режима: порядок хранения веществ и материалов
ПУЭ, глава 4.4
Требования к аккумуляторным установкам и их помещениям
ГОСТ 12.3.002-2014
Требования безопасности к производственным процессам
ТР ТС
Подтверждение соответствия применяемого оборудования
EN 14470-1
Класс огнестойкости шкафа, если он заявлен
Паспорт изделия
Условия хранения и зарядки конкретной батареи
Организационный минимум на объекте
Зарядка только в отведённой зоне и только в закрытом корпусе.
Сбить пламя водой можно, но это не останавливает процесс: реакция идёт внутри ячейки и питается собственными компонентами. Вода охлаждает окружение — это полезно, — но горение возобновляется, пока источник продолжает работать.
Батарея в шкафу задымила. Открывать двери?+
Нет. Приток воздуха ускорит процесс, а человек окажется в потоке токсичных газов. Нужно обесточить зону, вывести людей и вызвать пожарную охрану, сообщив, что горит литий-ионная батарея.
Сколько времени проходит от первых признаков до пламени?+
Счёт идёт на минуты, и предсказать точнее нельзя: скорость зависит от ёмкости, состояния ячейки и окружения. Поэтому решение принимают по ранним признакам — нагрев без нагрузки, запах, вздутие, — а не по факту дыма.
Чем опасен дым от литий-ионной батареи?+
Помимо угарного газа при разложении электролита выделяется фтороводород, агрессивный для дыхательных путей и глаз. В замкнутом помещении его концентрация нарастает быстро, поэтому эвакуация начинается на стадии дыма.
Шкаф предотвращает тепловой разгон?+
Нет, и не должен: разгон запускается внутри ячейки. Корпус решает другую задачу — удерживает событие внутри, не даёт ему перейти на соседние батареи и на помещение и выигрывает время на эвакуацию и приезд расчёта.
Подберём корпус под ваш парк батарей
Опишите, что и где заряжается — вернём конфигурацию шкафов и контейнеров со спецификацией.
Оснащение производства
Промышленный контроль
Лаборатория и Тестирование
Связь и Телекоммуникации
Безопасность и Спецтехника
Энергетика и Электротехника
Корзина 
