Современные способы тушения литий-ионных аккумуляторов. Часть 1

Проведен анализ пожарной опасности различных типов литий-ионных аккумуляторов. Представлены варианты реализации пассивного тушения (охлаждения) поврежденных ячеек и способов создания невоспламе­няемых составов электролита. Выполнено обобщение возможных технических решений по снижению вероятности распространения пожара на соседние ячейки в пределах отдельной упаковки. Рассмотрены возможные пути предотвращения и снижения последствий воспламенения аккумуляторных батарей с использованием различных огнетушащих веществ. Дано описание основных особенностей применения и принципов действия современных способов тушения литий-ионных аккумуляторов.

1. Харламенков А.С. Системы защиты ячеек и батарейных блоков с литий-ионными аккумуляторами. Часть 1 // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2022. Т. 31. № 4. С. 76–79. URL: https://www.fire-smi.ru/jour/article/view/1142

2. Харламенков А.С. Системы защиты ячеек и батарейных блоков с литий-ионными аккумуляторами. Часть 2 // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2022. Т. 31. № 5. С. 83–86. URL: https://www.fire-smi.ru/jour/article/view/1152

3. Malek S., Christophy M.C., Kole J.M. US Patent No. 8,808,895 B2. August 19, 2014.

4. Ярмоленко О.В., Юдина А.В., Игнатова А.А. Современное состояние и перспективы развития жидких электролитных систем для литий-ионных аккумуляторов // Электрохимическая энергетика. 2016. Т. 16. № 4. С. 155–195. DOI: 10.18500/1608-4039-2016-4-155-195 URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=29289314

5. Gond R., van Ekeren W., Mogensen R., Naylor A.J., Younesi R. Non-flammable liquid electrolytes for safe batteries // Journal is The Royal Society of Chemistry. 2021. Vol. 8. Issue 11. Рp. 2913–2928. DOI: 10.1039/d1mh00748c

6. Huang Z., Lai J-C., Kong X., Rajkovic I., Xiao X., Celik H. et al. A solvent-anchored non-flammable electrolyte // Matter. 2022. Vol. 12. Issue 2. Pp. 445–459. DOI: 10.1016/j.matt.2022.11.003

7. Захаров Л.Н. Техника безопасности в химических лабораториях : справ. 2-е изд., перераб. и доп. Л. ; Химия, 1991. 336 с.

8. Kong L., Li C., Jiang J., Pecht M.G. Li-Ion battery fire hazards and safety strategies // Energies. 2018. Vol. 11. Issue 9. P. 2191. DOI: 10.3390/en11092191

9. Мельник А.А., Елисеев Ю.Н., Мокряк А.В., Иванов Д.В. Обзор огнетушащих средств при тушении литий-ионных батарей // Сибирский пожарно-спасательный вестник. 2021. № 2 (21). С. 33–35. DOI: 10.34987/vestnik.sibpsa.2021.30.61.006

10. Lesiak P., Pietrzelaa D., Mortkaa P. Methods used to extinguish fires in electric vehicles // Safety & Fire Technology. 2021. Vol. 58. Issue 2. Pp. 38–57. DOI: 10.12845/sft.58.2.2021.3

11. Wilkens K., Johnsen B., Bhargava A., Dragsted A. Project BLUE BATTERY. Part II: Assessment of existing fire protection strategies and recommendation for future work // Fire and security. Danish Technological Institute (DBI). 2017. 37 р. URL: https://brandogsikring.dk

12. Zhao J., Xue F., Fu Y., Cheng Y., Yang H., Lu S. A comparative study on the thermal runaway inhibition of 18650 lithium--ion batteries by different fire extinguishing agents // iScience. 2021. Vol. 24. Issue 8. P. 102854. DOI: 10.1016/j.isci.2021.102854

13. Ghiji M., Novozhilov V., Moinuddin K., Joseph P., Burch I., Suendermann B., Gamble G. A review of lithium-ion battery fire suppression // Energies. 2020. Vol. 13. Issue 19. P. 5117. DOI: 10.3390/en13195117

14. Larsson F., Andersson P., Blomqvist P., Mellander B.E. Toxic fluoride gas emissions from lithium-ion battery fires // Scientific Reports. 2017. Vol. 7. Isuue 1. P. 10018. DOI: 10.1038%2Fs41598-017-09784-z

15. Liu Y., Duan Q., Xu J., Li H., Sun J., Wang Q. Experimental study on a novel safety strategy of lithium-ion battery integrating fire suppression and rapid cooling // Journal of Energy Storage. 2020. Vol. 28. P. 101185. DOI: 10.1016/j.est.2019.101185

16. Sertsova A., Krasilnikov S., Lee S-S., Kim J-S. The effect of epoxy resin on the properties of encapsulated fire extinguishing agent // Fire Science and Engineering. 2019. Vol. 33. Issue 5. Pp. 19–27. DOI: 10.7731/KIFSE.2019.33.5.019

17. Li Z., Fu Y., Liu A., Li X., Chen G., Qin P. An experimental study on fire suppression devices for power batteries of hybrid electric multiple units // Fire Technology. 2023. DOI: 10.1007/s10694-022-01351-x

18. Yim T., Park M.-S., Woo S.-G., Kwon H.-K., Yoo J.-K., Jung Y.S. et al. Self-extinguishing lithium ion batteries based on internally embedded fire-extinguishing microcapsules with temperature-responsiveness // Nano Letters, 2015. Vol. 15. Issue 8. Pp. 5059–5067. DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b01167

19. Yuan S., Chang C., Zhang J., Liu Y., Qian X. Experimental investigation of a micelle encapsulator F-500 on suppressing lithium ion phosphate batteries fire and rapid cooling // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2022. Vol. 79. P. 104816. DOI: 10.1016/j.jlp.2022.104816

20. Wang H., Sun Q., Guo J., Xie S., He Y., Chen X. The efficiency of aqueous vermiculite dispersion fire extinguishing agent on suppressing three typical power batteries // Journal of Electrochemical Energy Conversion and Storage. 2021. Vol. 18. Issue 2. P. 020901. DOI: 10.1115/1.4048368