Prévention des explosions de piles au lithium et solutions
Depuis l'application commerciale des piles au lithium, la technologie n'a cessé de progresser et elle a été largement utilisée dans les véhicules électriques, le stockage de l'énergie, l'information électronique et d'autres domaines, ce qui a grandement favorisé le développement de la société humaine. explosion de la batterie au lithium et des incendies, ce qui a suscité des inquiétudes quant à la sécurité des batteries lithium-ion.
Le pouvoir de l'explosion des piles au lithium
Connaissances théoriques : Essayez de calculer, une batterie ternaire au lithium 18650 de 2,6AH complètement chargée, l'électricité est 2,6*3,65*3,6=34,164 kilo joules d'énergie.
L'énergie générée par la bouche du pistolet général est d'environ 2,2 kilo joules, 1 joule équivaut à 1 Newton de force, et le travail effectué lorsque l'objet se déplace de 1 mètre dans la direction de la force, donc dans la portée de 50 mètres du pistolet, il peut facilement tuer l'ennemi.
Considérons qu'un véhicule électrique utilise plus de 7 000 batteries au lithium 18650 de 3,4AH. Du point de vue du stockage de l'énergie électrique, l'énergie électrique d'une batterie lithium-ion ordinaire d'une densité énergétique de 150 Wh/kg représente environ 1/10 de la densité énergétique générée par l'explosion de TNT, le roi des explosifs.
Dernières nouvelles : Plusieurs explosions de piles au lithium ont eu lieu dans le monde en 2024. Parmi elles, l'explosion et l'incendie de batteries au lithium dans la salle Ali Cloud à Singapour ont duré plus de 30 heures. En outre, un entrepôt de produits semi-finis d'une usine de batteries au lithium en Chine a soudainement explosé, et l'usine a pris feu en moins de trois minutes. Heureusement, dans les deux cas, personne n'a été blessé dans l'accident.
Temps de fuite court : D'après l'expérience des pompiers professionnels, la batterie au lithium est endommagée dans les 5 secondes suivant l'incendie à partir de la surface de la batterie ; 30 secondes de combustion produisent une fumée toxique pouvant couvrir l'ensemble de la pièce et du couloir ; la température atteindra 200°C en 90 secondes ; après 3 minutes, le feu est entré dans la phase de combustion intense, la température a atteint 1000°C, et la fumée chaude toxique se propage vers le haut le long des escaliers à la vitesse de 3 à 5 secondes par mètre, créant ainsi un effet de cheminée. Par conséquent, lorsque l'explosion d'une pile au lithium se produit dans un espace confiné, le temps d'évacuation ne dépasse pas 3 minutes.
Causes de l'explosion des piles au lithium
Pourquoi les piles au lithium sont-elles si sujettes aux explosions et aux incendies ? Il y a plusieurs raisons à cela.
La capacité insuffisante de la batterie au lithium
Lorsque la capacité de la partie négative de la partie positive de la batterie au lithium est insuffisante, les atomes de lithium générés pendant la charge ne peuvent pas être insérés dans la structure intercalaire de la partie négative. Ils se désintègrent à la surface de l'électrode négative pour former des cristaux.
La formation à long terme de cristallisation dans les piles au lithium entraînera un court-circuit. Pendant que la cellule est fortement déchargée, une grande quantité de chaleur est générée et le séparateur est brûlé. La température élevée entraîne la décomposition de l'électrolyte en gaz et, lorsque la pression est trop élevée, la cellule explose. Par conséquent, si la batterie n'est pas conforme à un sous-capacité de la cellule de la batterieIl est possible que l'explosion de la batterie au lithium se produise.
Teneur en humidité excessive
Lors de la charge, l'eau peut réagir avec le lithium pour générer de l'oxyde de lithium, ce qui entraîne une perte de capacité de la cellule. Il est donc facile de surcharger la cellule et de produire du gaz. Lorsque la tension de décomposition de l'eau est faible, il est facile de la décomposer et de produire du gaz. Ces séries de gaz augmenteront la pression interne de la cellule, lorsque la boîte de la cellule ne peut pas résister, la cellule explosera.
Court-circuit interne et externe
Le court-circuit de la batterie provoquera l'explosion.
Le court-circuit interne de la cellule provoque une décharge de courant importante, génère beaucoup de chaleur, brûle le séparateur et provoque un phénomène de court-circuit plus important, qui décompose l'électrolyte en gaz, et la pression interne est trop importante, la cellule explose.
Le court-circuit externe peut être causé par une mauvaise connexion des électrodes positives et négatives. En raison du court-circuit externe, le courant de décharge de la batterie est très important, ce qui fait chauffer la cellule, la température élevée fait que le séparateur à l'intérieur de la cellule se rétrécit ou se détériore complètement, ce qui entraîne un court-circuit interne, et donc l'explosion de la batterie au lithium.
La batterie au lithium est surchargée
Lorsque la cellule de la batterie est surchargée, la libération excessive de lithium dans l'électrode positive modifie la structure de l'électrode positive, et une trop grande quantité de lithium libérée peut facilement être insérée dans l'électrode négative, et il est facile de provoquer l'apparition de lithium à la surface de l'électrode négative, et lorsque la tension atteint 4,5 V ou plus, l'électrolyte se décompose et produit une grande quantité de gaz. Chacun de ces éléments peut provoquer l'explosion d'une pile au lithium.
Solutions contre l'explosion des piles au lithium
Si l'on prend l'exemple de la batterie au lithium utilisée dans les bicyclettes électriques, les méthodes suivantes peuvent être utilisées lorsque son explosion se situe dans une plage contrôlée :
Extincteur à poudre sèche
Après que la batterie au lithium du vélo électrique a pris feu, le feu ouvert a été rapidement éteint sous l'effet d'une pulvérisation continue de poudre sèche, mais le feu ouvert est réapparu dans le compartiment de la batterie environ une minute plus tard.
En cas de pulvérisation répétée de poudre sèche, la batterie au lithium s'est rallumée huit fois au total. Les pompiers ont pulvérisé au total près de huit boîtes de poudre sèche dans l'extincteur, ce qui a pris 20 minutes pour éteindre complètement l'incendie de la batterie. À l'heure actuelle, la batterie au lithium de la bicyclette électrique a brûlé et l'entrepôt de batteries est devenu méconnaissable.
Extincteur à base d'eau
Lorsque la batterie au lithium de la bicyclette électrique est entrée dans la phase de combustion intense, les pompiers l'ont aspergée avec un extincteur à base d'eau. L'effet ne semble pas significatif au début, la batterie déflagrant encore pendant la pulvérisation, mais au fur et à mesure que l'agent recouvre la partie en feu, la batterie s'enflamme. incendie de la batterie au lithium s'éteint rapidement.
La batterie au lithium a été rallumée quatre fois, et un total de quatre réservoirs d'extincteurs à base d'eau ont été consommés avant et après, et l'ensemble du processus de sauvetage a duré 18 minutes.
Couverture anti-feu multifonctionnelle
Après que l'incendie de la batterie de la bicyclette électrique soit entré dans une phase de combustion intense, deux pompiers ont entièrement recouvert la bicyclette électrique d'une couverture anti-feu multifonctionnelle, et ont marché sur le bord pour couper l'air, jusqu'à ce qu'une heure plus tard, l'incendie ait été pratiquement éteint. À ce stade, la coque en plastique de la bicyclette électrique a été pratiquement brûlée, mais après l'isolation de la couverture anti-feu, l'incendie peut être contrôlé efficacement et se propager à la zone environnante.
Conseils d'experts
Les extincteurs à base d'eau sont meilleurs que les extincteurs à poudre, car ils peuvent non seulement éteindre les flammes nues, mais aussi jouer le double rôle de refroidissement et d'isolation de l'oxygène, tout en étant plus faciles à pénétrer à l'intérieur des matériaux combustibles et en ayant un meilleur effet d'ignition.
La couverture anti-feu multifonctionnelle est un type d'équipement d'extinction des incendies d'urgence doté de fonctions telles que l'isolation thermique, la suppression des fumées et la prévention des incendies, qui peut contrôler la propagation de l'incendie dans un premier temps et contrôler l'incendie dans la zone locale, mais le temps d'extinction de l'incendie est relativement long et le coût est élevé.
D'après la pratique actuelle, le sauvetage continu à l'aide d'une grande quantité d'eau est le plus efficace et le moins coûteux. Toutefois, lorsque l'incendie et l'explosion sont incontrôlables, il convient de quitter les lieux le plus rapidement possible.
Mesures de prévention de l'explosion des piles au lithium
Afin de prévenir les accidents dus à l'explosion des piles au lithium, nous pouvons commencer par les aspects suivants :
- Contrôler strictement le processus de tarification : fixer un délai raisonnable tension de charge de la batterie lithium-ion et la limite supérieure du courant afin d'éviter toute surcharge. Utilisez un chargeur doté d'une protection contre la surcharge afin de vous assurer que la batterie ne dépasse pas la plage de sécurité pendant la charge.
- Renforcer la gestion de la sécurité des batteries : Effectuer régulièrement l'inspection de sécurité et l'entretien des piles au lithium, découvrir et traiter à temps les risques de sécurité potentiels, et s'assurer que la pile est dans un état sûr afin d'éviter les collisions et l'extrusion.
- Renforcer la sensibilisation à la sécurité : renforcer la compréhension des connaissances en matière de sécurité des piles au lithium, améliorer la prise de conscience et l'attention à l'égard de la sécurité des piles au lithium. Respecter les procédures de sécurité lors de l'utilisation des piles au lithium afin d'éviter les accidents causés par une utilisation et des méthodes de stockage inappropriées.
FAQ sur la pile au lithium
Une batterie au lithium peut-elle provoquer une explosion plus importante lorsqu'elle est chargée ?
La puissance de l'explosion d'une pile au lithium lorsqu'elle est chargée est presque la même que celle d'une explosion soudaine, mais le risque d'explosion est plus élevé lorsqu'elle est chargée. L'explosion ou la combustion des piles au lithium est généralement liée à plusieurs facteurs, notamment la surchauffe, la surcharge, les dommages physiques ou les problèmes de qualité de la pile.
Par conséquent, la puissance de Chargement de la batterie au lithium peut ne pas être aussi importante que celle du court-circuit instantané, il est plus facile d'atteindre les conditions de surchauffe à l'origine de l'explosion lors de la charge ; il est donc également nécessaire de prêter attention au temps de charge et à l'état de la batterie.
Les piles au lithium seront-elles plus sûres à l'avenir ?
En 2024, une équipe de l'académicien Chen Jun de l'université de Nankai en Chine a publié un article intitulé "Réduire le risque d'inflammabilité des batteries au lithium", et l'introduction de composés retardateurs de flamme tels que les esters de phosphate et les composés à haute teneur en fluor est considérée comme une stratégie prometteuse. Dans cet article, un nouveau co-solvant DEFP de monofluorophosphate est introduit et ses caractéristiques sont étudiées, ce qui fournit une nouvelle méthode pour le développement de piles au lithium de haute sécurité et de longue durée. Les piles au lithium seront donc plus sûres à l'avenir.
Conclusion
Cet article présente le pouvoir de l'explosion de la batterie au lithium, explique la raison de l'explosion de la batterie au lithium, fournit la solution de l'explosion de la batterie au lithium, afin de réduire l'occurrence des accidents de sécurité et de fournir des mesures pour prévenir l'explosion de la batterie au lithium. Utiliser la bonne pile au lithium, l'utilisation correcte de la pile au lithium peut effectivement faciliter notre vie.
