сгенерировать QR код
Открытый доступ
Только для подписчиков
Международный опыт обеспечения пожарной безопасности применения литий-ионных батарей
https://doi.org/10.22227/0869-7493.2025.34.06.67-76
Аннотация
Введение. Проведено обоснование необходимости анализа международного опыта обеспечения пожарной безопасности применения литий-ионных батарей (ЛИБ). Актуальность статьи обусловлена большим количеством инцидентов с пожарами и взрывами на объектах различного назначения, где применяются ЛИБ. Целью работы является аналитический обзор исследований в области всевозможных аспектов пожарной безопасности использования ЛИБ в различных странах мира.
Анализ имевших место аварий и пожаров с участием литий-ионных батарей. Проанализированы имевшие место в мировой практике эксплуатации ЛИБ аварии с пожарами и взрывами. Выявлены три группы условий возникновения упомянутых инцидентов: перегрев или воздействие внешнего пламени, излишний заряд или короткое замыкание, механическое разрушительное воздействие.
Условия возникновения и развития аварий ЛИБ. Описаны основные явления, реализующиеся при авариях ЛИБ. При аварии происходит неконтролируемый нагрев содержимого батареи с образованием большого количества горючих газов, зажигание которых приводит к сгоранию образовавшейся газовоздушной смеси, в том числе и в режиме взрыва. В составе этих газов зарегистрированы водород, метан, этилен, пропан и более тяжелые углеводороды. На вероятность возникновения аварии в значительной степени влияет уровень заряда батареи — чем он выше, тем более вероятна авария и больше ее последствия.
Методы ликвидации аварий и пожаров литий-ионных батарей. Отмечена важная роль аварийной вентиляции в предотвращении образования взрывоопасных газовоздушных смесей. Тушение пожаров ЛИБ существенно осложняется тем обстоятельством, что самоускоряющиеся химические реакции внутри аварийной батареи могут протекать без доступа воздуха. Поэтому применение газовых средств пожаротушения может привести к повторным воспламенениям после ликвидации первоначального очага пламени, если не произвести необходимое охлаждение горящей батареи. В силу этого наиболее подходящим средством пожаротушения является вода.
Выводы. На основании проведенного анализа сделан вывод, что аварии и пожары ЛИБ обусловлены протеканием самоускоряющихся реакций в электролите батареи. При этом, помимо выделения тепла, образуется большое количество горючих газов. Отмечено, что в качестве средства пожаротушения рекомендуется применение воды.
Об авторе
Ю. Н. Шебеко
Всероссийский ордена «Знак Почета» научно-исследовательский институт противопожарной обороны Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий
Россия
Россия
ШЕБЕКО Юрий Николаевич, д.т.н., профессор, главный научный сотрудник
143903, Московская обл., г. Балашиха, мкр. ВНИИПО, 12
РИНЦ AuthorID: 47042, Scopus: 7006511704
Список литературы
1. Емельянов Р.А., Казаков А.В., Бухтояров Д.В., Хатунцева С.Ю. Развитие нормативной базы в области пожаротушения литий-ионных аккумуляторов // Пожарная безопасность/Fire Safety. 2024. № 1 (114). С. 97–101. DOI: 10.37657/vniipo.pb.2024.114.1.011. EDN FXBOWE.
2. Харламенков А.С. Пожарная опасность применения литий-ионных аккумуляторов в России // Пожаровзрывобезопасность/Fire and explosion safety. 2022. № 31 (3). С.96–102. EDN DHUDNE.
3. Орлов О.И., Комельков В.А., Сорокин Д.В. Пожарная опасность литий-ионных аккумуляторов // Современные проблемы гражданской защиты. 2023. № 4 (49). С. 177–188. EDN DGRGQQ.
4. Терентьев Д.И., Тикина И.В., Курочкин А.Р., Сатюков Р.С. Предварительное исследование пожароопасных свойств литий-ионных аккумуляторов // Техносферная безопасность. 2024. № 3 (44). С. 25–34. EDN EOLZGH.
5. 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. EDN BHAFXJ.
6. Wang Q., Mao B., Sun J., Stoliarov S.I. A review of lithium ion battery failure mechanisms and fire prevention strategies // Progress in Energy and Combustion Science. 2019. No. 73. Pp. 95–131. DOI: 10.1016/j/pecs.2019.03.002. EDN DRCHAH.
7. Willstrand O., Hynynen J., Karlsson A., Brandell D. Gas release from lithium ion batteries and mitigation of potential consequences : Proceedings of the 15th International Symposium on Hazards, Prevention and Mitigation of Industrial Explosions (ISHPMIE-2024). Naples, Italy, 2024. Pp. 137–148. DOI: 10.5281/zenodo.12621001
8. Daragan F.G., Spörhase S., Kianfar A., Limbacker B., Hahn A., Essmann S. Thermal runaway of lithium ion batteries in flameproof enclosures: Effect of internal surface and gas mixture : Proceedings of the 15th International Symposium on Hazards, Prevention and Mitigation of Industrial Explosions (ISHPMIE-2024). Naples, Italy, 2024. Pp. 159–169. DOI: 10.5281/zenodo.12621001
9. Dubanewicz T., DuCarme J.T. Further study of the intrinsic safety of internally shorted lithium and lithium-ion cells within methane-air // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2014. No. 32. Pp. 165–173. DOI: 10.1016/j.jlp.2014.09.002
10. Sun P., Bisschop R., Niu H., Huang X. A review of battery fires in electric vehicles // Fire Technology. 2020. No. 56 (4). Pp. 1361–1410. DOI: 10.1007/s10694-020-00958-2. EDN CQOTOS.
11. Shen X., Hu Q., Zhang Q., Wang D., Yuan Sh., Jiang Ju. et al. An analysis of li-ion induced potential incidents in battery electrical energy storage system by use of computational fluid dynamics modeling and simulations: The Beijing April 2021 case study // Engineering Failure Analysis. 2023. No. 151. P. 107384. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2023.107384. EDN RMTZRU.
12. Peschel I., Sporhase S., Kianfar A., Markus D., Essman S. Reproduction of the pressure load due to the thermal runaway of NMC cell in a flameproof enclosure by gas explosions : Proceedings of the 15th International Symposium on Hazards, Prevention and Mitigation of Industrial Explosions (ISHPMIE-2024). Naples, Italy. Pp. 262–271. DOI: 10.5281/zenodo.12621001
13. Li W., Rao Sh., Xiao Ya., Gao Zh., Wang H., Quyang M. Fire boundaries of lithium-ion cell eruption gases caused by thermal runaway // ISience. 2021. No. 24 (5). P. 102401. DOI: 10.1016/j/isei.2021.102401. EDN FDJTGH.
14. Baird A.R., Archibald E.J., Marr K.C., Ezekoye O.A. Explosion hazards from lithium-ion battery vent gas // Journal of Power Sources. 2020. No. 446. P. 227257. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2019.227257. EDN VRDCIE.
15. Ping P., Wang Q., Huang P., Li K., Sun J., Kong D. et al. Study of the fire behavior of high-energy lithium-ion batteries with full-scale burning test // Journal of Power Sources. 2015. No. 285. Pp. 80–89. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2015.03.035
16. Summer S.M. Flammability assessment of lithium-ion and lithium-ion polymer battery cells designed for aircraft power usage // DOT/FAA/AR-095/55. Air Traffic Organization NextGen and Operations Planning Office of Research and Technology Development. Washington. DC 20591. 2010. P. 22. URL: https://www.fire.tc.faa.gov/pdf/09-55.pdf
17. Almodavar C.A., Boeck L.R., Bouwens C.R.L. Effects of heating rate on thermal runaway of LFP lithium-ion batteries: Vent gas quantification and composition analysis : Proceedings of the 15th International Symposium on Hazards, Prevention and Mitigation of Industrial Explosions (ISHPMIE-2024). Naples, Italy. Pp. 149–158. DOI: 10.5281/zenodo.12621001
18. Wang Q., Shao G., Duan Q., Chen M., Li Y., Wu K. et al. The efficiency of heptafluoropropane fire extinguishing agent on suppression the lithium titanate battery fire // Fire Technology. 2016. No. 52 (2). Pp. 387–396. DOI: 10.1007/s10694-015-0531-9. EDN FEYEGZ.
19. Wang H., Xu H., Zhang Z., Wang Q., Jin Ch., Wu Ch. et al. Fire and explosion characteristics of vent gas from lithium-ion batteries after thermal runaway : а comparative study // eTransportation. 2022. No. 13. P. 1001990. DOI: 10.1016/etran.2022.100190. EDN JVXRYN.
20. Yuan Sh., Chang Ch., Yan Sh., Zhou P., Qian X., Yuan M. et al. A review of fire extinguishing agent on suppression lithium-ion batteries fires // Journal of Energy Chemistry. 2021. No. 62. Pp. 262–280. DOI: 10.1016/j.jechem.2021.03.031
Рецензия
Для цитирования:
Шебеко Ю.Н. Международный опыт обеспечения пожарной безопасности применения литий-ионных батарей. Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2025;34(6):67-76. https://doi.org/10.22227/0869-7493.2025.34.06.67-76
Просмотров:
8
JATS XML
Послать статью по эл. почте 