НОВОСТИ по СНЭЭ в мире – Июнь 2025 года

Костиков С.Н. – эксперт по СНЭЭ

 1) В Системах накопления электрической энергии на основе аккумуляторных батарей (СНЭБ) прежде всего, должна быть хорошая система контроля и управления оповещением о пожаре. Возгорание литий-ионной батареи может начаться и распространяется из-за теплового разгона* какого-то единичного литий-ионного аккумулятора, за счёт теплопроводности, теплового излучения и др. Из-за теплового излучения, вызванного тепловым разгоном, начинают уходить в тепловой разгон соседние аккумуляторы, и это в конечном итоге может привести к пожару СНЭБ, см. ниже фото.

* Тепловой разгон — это неконтролируемая реакция, при которой температура аккумулятора неуклонно увеличивается.

Некоторые причины теплового разгона аккумуляторов:

• Внутреннее короткое замыкание. Его вызывают частицы металла или другие загрязнители внутри элемента (аккумулятора), которые нарушают изоляцию между электродами.
• Внешнее короткое замыкание. Обычно возникает из-за сбоя электрической системы или повреждения клемм или соединителей батареи или батарейных проводов.
• Перезаряд. Подача слишком большого тока в батарею при заряде приводит к нагреванию катода и анода в аккумуляторах.

Для минимизации возможности теплового разгона производители используют системы управления батареями, которые следят за тем, чтобы батареи работали в безопасном диапазоне напряжения, тока и температуры.

---------

Существует три основных процесса, приводящих к аварийным ситуациям, связанным с безопасностью литий-ионных аккумуляторов: утечка, пожар и взрыв.

К параметрам, вызывающим тепловые события в аккумуляторах, относятся: резкое уменьшение (падение) напряжения или повышение давления внутри аккумулятора, а также повышении внутреннего сопротивления.

2) Коэффициент полезного действия батареи изменяется в течении времени, поэтому изучение того, как добиться прогнозирования и раннего предупреждения тенденции развития безопасности системы электрического накопительного устройства посредством контроля внутреннего механизма старения батареи, контроля развития несоответствия между аккумуляторами в батарее и соответствующими изменениями внешних параметров находятся в центре внимания процесса управления литий-ионными батареями в СНЭБ. 

С помощью измерения соответствующих параметров (таких как электрические параметры и параметры газа), и т.д. осуществляется раннее обнаружение утечки, выдается раннее предупреждение (до возникновения пожара с термическим излучением), и принимаются соответствующие меры, чтобы обеспечить необходимое время для внешней аварийной помощи. Батарейные модули и система контроля и управления (СКУ-BMS) аккумуляторами должны иметь функцию защиты от перегрева.

3) Система автоматической пожарной сигнализации СНЭБ в каждом контейнере должна быть настроена в соответствии с индивидуальной зоной автономной сигнализации, с использованием сигнализации обнаружения пожара в литий-ионных батареях. Пожарная сигнализация и сигналы управления соединением должно обеспечивать доступ в режиме реального времени к СНЭБ с прямым электрическим подключением к местной диспетчерской пожарной службы с последующей автоматической настройкой системы пожаротушения.

4) Батарейные контейнеры СНЭБ должны быть оснащены автоматической системой пожаротушения, и в соответствии с противопожарными характеристиками литий-ионной батареи СНЭБ, для создания механизма раннего предупреждения, следует оптимизировать пожарную сигнализацию и логику пожаротушения в соответствии с параметрами детекторов обнаружения.

5) Сигнал аварийной сигнализации первого уровня должен привести к остановке работы Батарейного контейнера, отсоединению аккумуляторной батареи от внешнего электрического соединения и включению звуковой, и световой сигнализации.

6) Срабатывание пожарного извещателя (детектора) второго уровня или датчика температуры должно приводить к срабатыванию автоматической системы пожаротушения.

7) В пункте управления пожарной охраной должна быть предусмотрена возможность запуска системы пожаротушения СНЭБ автоматического, ручного. Выбор огнетушащего вещества для автоматической системы пожаротушения на литий-ионных батареях для СНЭБ является ключевым вопросом.

8) Обычный сухой порошок, газ и других огнетушащих веществ при тушении литий-ионных батарей не очевидны, и не могут существенно предотвратить возникновение пожара, и часто не могут предотвратить повторное возгорание.   

9) Технология систем водяного пожаротушения более совершенна, охлаждающий эффект очевиден, но после тушения пожара СНЭБ выйдет из строя из-за короткого замыкания и не сможет нормально использоваться.

10) Как только СНЭБ загорится, например, из-за несвоевременного тушения, потери будут быстро увеличиваться, поэтому устройство пожаротушения должно иметь двойную функцию быстрого пожаротушения и охлаждения.

11) Научно-технический университет Китая проводил исследования по предотвращению и контролю возгорания литий-ионных батарей в СНЭБ, а также по использованию различных огнетушащих средств для сравнения результатов испытаний по предотвращению и контролю возгораний. Благодаря сравнению эффекта тушения пожара различными огнетушащими веществами при пожаре в литий-ионных батареях, были разработаны более эффективные огнетушащие вещества. Благодаря разумному проектированию условий работы, были разработаны системы пожаротушения для тушения литий-ионных батарей обеспечивающие лучший эффект тушения пожара.

12) Ниже приведены результаты испытаний различных огнетушащих веществ.

13) Испытание на пожаротушение сухим порошком одного элемента (аккумулятора), без оснастки и покрытия, огнетушащее вещество может полностью воздействовать на аккумулятор. При определенных условиях сухой порошок может погасить пламя в элементе (аккумуляторе) и обладает охлаждающим эффектом, но он не может непосредственно блокировать химическую реакцию внутри аккумулятора во время перегрева.

14) Испытание на пожаротушение в тумане 7JC: пожаротушение при полностью свободном горении литий-ионного аккумулятора пламя быстро гасится, но температура имеет тенденцию к повышению. Таким образом применение водяного тумана может эффективно увеличить время распространения теплового потока и снизить интенсивность теплового потока. Однако после прекращения распыления образуются искры, которые приводят к повторному возгоранию. Позже батарея снова перегревается, и для достижения лучших результатов время распыления водяного тумана должно быть достаточно продолжительным. После использования водяного тумана для тушения пожара содержание углекислого газа уменьшается, монооксида углерода становится больше, а содержание водорода, фтористого водорода увеличивается, что увеличивает опасность для пожарных, поэтому возгорание литий-ионной батареи должно быть своевременно потушено.

15) Испытание на пожаротушение гептафторпропаном: при его сбросе давление относительно высокое, что оказывает ударное воздействие на пламя и может эффективно потушить пожар. Физическое охлаждение в то же время играет роль химического ингибирования и в определенной степени также играет роль выделения кислорода, но после этого также происходит небольшое возгорание.

16) Испытание на тушение пожара перфторогексаноном: когда перфторогексанон не применялся, наблюдался явный струйный процесс возгорания; после применения перфторогексанона открытого пламени в батарее не наблюдалось, но выделяется большое количество дыма, и батарея не воспламеняется повторно.

17) Одиночный перфлурогексанон не идеален для охлаждения (меньше огнетушащего вещества), поэтому при использовании мелкодисперсного водяного тумана в сочетании с мелкодисперсным водяным туманом пиковая температура батареи ниже, а скорость охлаждения выше.

18) В настоящее время из всех видов огнетушащих веществ для аккумуляторных систем накопления электрической энергии (СНЭБ) наиболее эффективным является перфторогексанон, который не только позволяет быстро тушить открытый огонь, но и обладает лучшим теплопоглощающим и охлаждающим эффектом.

19) Перфторгексанон является жидкостью при комнатной температуре, после контакта с высокотемпературной аккумуляторной батареей она может отводить много тепла за счёт фазового перехода; она также может блокировать свободные радикалы, образующиеся при горении в пламени, и играть роль химического ингибитора. Если использовать перфторгексанон и систему пожаротушения FINE 7JC FOG для тушения СНЭБ, то можно добиться как быстрого тушения пожара, так и охлаждающего, и подавляющего эффекта.

Система пожаротушения ZTT