Время от времени в СМИ появляются сообщения о пожарах, вызванных взрывами аккумуляторов, например, в смартфонах или гироскутерах. Сгорел даже электромобиль Тесла.
Определим класс возгорания батарей. Рассмотрим, что такое Li-ion аккумулятор, причины взрыва. Как ликвидировать пламя. Способы профилактики огня.
Какие бывают классы пожаров
Возгорания группируются в зависимости от материалов, из которых состоит пожарная нагрузка, и их свойств.
В соответствии с ГОСТ 27331-87 все воспламенения делятся на шесть классов, которые тоже подразделяются на подгруппы.
| Обозначение класса | Подгруппа | Характеристика горючей среды |
| A | A 1 | Вещества и материалы, находящиеся в твердом агрегатном состоянии, способные тлеть (уголь, деревянные предметы, бумага, ткань) |
| A 2 | Твердые материалы, не способные поддерживать внутреннее горение (пластик, резина, каучук) | |
| B | B 1 | Жидкие субстанции, которые растворяются в воде (растворители, эфиры, спирты) |
| B 2 | Нерастворимые в воде вещества, находящиеся в жидком агрегатном состоянии (масла, бензины, стеарин) | |
| C | – | Газообразные вещества (бутан, метан, пропан) |
| D | D 1 | Легкие металлы (Ме) (магний, алюминий) |
| D 2 | Ме щелочные (литий, натрий) | |
| D 3 | Органические сплавы с содержанием Ме до 60 % | |
| E | – | Оборудование, приборы, установки, к которым подведено напряжение |
| F | – | Радиоактивные вещества, ядерные материалы, радиоактивные отходы |
Описание и особенности класса D
Большинство металлов способны загораться в основном в порошковом состоянии (стружка), но при воздействии высоких температур они могут воспламеняться и небольшими фрагментами.
Составим таблицу с характеристиками некоторых Ме.
| Наименование Ме или группы | Пожароопасность |
| Литий, калий, натрий (щелочные) | При контакте с водой выделяют водород и тепло, которого хватает для воспламенения |
| Алюминий | В виде порошка может гореть, при нагревании взрывается |
| Магний | В твердом состоянии воспламеняется при нагревании до 650 °С; хлопья, стружка горят при более низких температурах |
| Кадмий, литий и др. | Во время горения выделяют токсичные вещества |
| Сталь | Воспламеняется, когда находится в виде опилок |
| Чугун | Взрывается под воздействием пламени, высоких температур |
| Титан | Как правило, в изделиях, больших конструкциях не подвержен горению, но в мелких фракциях под воздействием пламени может загореться |
Пожары D класса происходят при высоких температурах, характеризуются сильным искрением.
Гасить такие возгорания водой нельзя, потому что большинство Ме вступают в реакцию с жидкостью, в результате пламя только усиливается. Также попадание воды на раскаленный плавящийся металл вызывает его разбрызгивание.
Почти такая же ситуация и с песком, который под воздействием высоких температур вступает в реакцию с Ме, усиливая горение.
Для ликвидации «металлического» пожара применяют порошковые составы, подбирая компоненты в зависимости от свойств Ме. Например, тушение магния производят, применяя молотые флюсы, которые перекрывают доступ кислорода к огню. Для ликвидации пожара с участием калия, натрия используют азотные смеси, аргон, обычную поваренную соль, графит.
Немного сложнее тушить литий. Для этого применяются специальные флюсы, графиты. Также производят вытеснение кислорода из зоны возгорания с помощью инертного газа (аргона).
Литий-ионные аккумуляторы
Встречаются в качестве источника питания почти во всех бытовых, электронных устройствах и гаджетах, применяются в электромобилях и как накопители в энергетических системах.
Что это такое
Литий-ионный аккумулятор (ЛИА) – название энергетического устройства, батареи, которое накапливает электрическую энергию и способно отдавать ее.
Технические характеристики
Параметры ЛИА определяются их химическим составом, количеством единичных компонентов, размером, подаваемым сигналом при зарядке (постоянный, переменный, импульсный):
- напряжение в отдельно взятом элементе (2,5–4,2 В);
- сопротивление (4–15 МОм);
- энергоемкость (110–270 Вт);
- количество зарядно-разрядных циклов, после которых происходит снижение емкости до 80 % – 600;
- быстрая зарядка производится за час;
- скорость разрядки при 25 °С – 1,6 % в месяц;
- ток при подаваемой нагрузке в зависимости от емкости (С) в ампер-часах составляет от 1 С до 50 С;
- пределы температур для работы батарейки – от минус 20 до плюс 60 °С.
Назначение
ЛИА применяются в качестве автономного источника электропитания для различных устройств, механизмов.
Также литий-ионные аккумуляторы используются для накопления энергии от вырабатывающих электричество систем.
Область применения
Многие устройства – смартфоны, планшеты, ноутбуки, беспроводные наушники – имеют встроенный ЛИА.
Li-ion батареи устанавливаются на электромобилях, также их применяют для аккумуляции электроэнергии, получаемой от солнечных и ветряных систем.
Чем можно тушить литий
Горящий Li и аккумуляторы, содержащие его в больших количествах, запрещается гасить с помощью воды, углекислотных, пенных, порошковых (кроме специально предназначенных) огнетушителей, песком. При использовании перечисленных средств можно спровоцировать взрыв.
Для тушения лития надо применять специальные порошковые устройства, в состав которых входит графит, нитрид бора, карборунд. Также для гашения используют обычную поваренную соль. Таким же образом можно потушить литиевый аккумулятор.
Засыпка Li, накрывание очага огня огнезащитным полотном не ликвидируют пожар, но ограничат вылет пламени при взрыве.
Как правило, пожарные позволяют выгореть ЛИА, отслеживая процесс и контролируя окружающую обстановку, не давая перекинутся на нее огню.
Внимание! При горении Li выделяются токсичные соединения.
Взорвалась и горит литиевая батарея
Периодичность таких происшествий пугает, но отказаться от использования ЛИА сегодня практически невозможно. Рассмотрим подробно, из-за чего происходят пожары, чем тушить литиевые аккумуляторы, как избежать такие ситуации.
Причины взрыва
В основе этого события лежат физико-химические процессы, приводящие к разогреву батареи и разложению электролита во время взаимодействия с электродами.
Причиной взрыва могут стать:
- перегрев батареек;
- проведение зарядки при высоких токах;
- превышение напряжения при применении некачественных зарядных устройств;
- обнуление аккумуляторов (глубокая разрядка);
- механические повреждения батареек;
- долговременное нахождение гаджета на солнце.
Источником повышения температуры внутри ЛИА становится короткое замыкание между анодом и катодом. При этом резко возрастает сила тока, разогревая внутреннюю среду в аккумуляторе.
Когда температурные значения достигают 80 °С (±10 °С), начинается реакция электролита и Li. Если в этот момент корпус, в который вставлен ЛИА, сломать, то под воздействием кислорода появится огонь, взрыва не произойдет. Если не допустить доступа воздуха, то температура продолжит расти и при достижении 200 °С катод начнет выделять кислород.
Сильный нагрев, наличие окислителя провоцируют взрыв.
Наиболее подвержены таким процессам старые батарейки, потому что электролит – это химически активный состав. Под его воздействием происходит деформация корпуса и других внутренних элементов. В результате нагрева или механического повреждения и происходит короткое замыкание, приводящее к взрыву.
Что делать в домашних условиях
Во-первых, не стоит оставлять гироскутер или блоки питания других устройств на зарядке, уходя из дома.
Во-вторых, при возникновении дымления гаджета его надо отключить от электроснабжения.
В-третьих, ограничьте доступ кислорода к прибору, накинув на него одеяло, накрыв кастрюлей.
Еще несколько правил, описывающих, чем тушить литий-ионный аккумулятор:
- небольшое устройство можно гасить пенным, порошковым или углекислотным огнетушителем, так как лития в них очень мало;
- также непромышленные Li-батареи можно тушить водой;
- допускается изолировать гаджет в тазу, ванне;
- стоит охладить все предметы, находящиеся в зоне поражения, при помощи воды;
- на этапе выделения дыма устройство лучше всего поместить в ведро с водой или переместить его за пределы помещения в точку, где взрыв и последующий пожар не нанесут ущерба;
- при тушении ЛИА надо понимать, что при горении выделяется углекислый газ, пропилен, этилен, другие токсичные вещества, опасные для людей и животных.
На заметку. Li на самом деле вступает во взрывоопасную реакцию с водой, но в батарейках, которые устанавливаются в гаджеты, его ничтожно мало. Поэтому для того чтобы потушить литий-ионную батарею, можно применять воду.
Профилактика взрыва аккумулятора
Так как проще не допустить пожара, чем тушить литий-ионный аккумулятор, опишем правила эксплуатации Li-ion источников питания:
- не следует допускать механического воздействия на батареи;
- запрещено перегревать или переохлаждать автономные Li-ion источники питания;
- зарядку надо производить только с помощью оригинальных устройств или их полных аналогов;
- не рекомендуется часто опускать уровень заряда аккумулятора до нуля;
- раз в месяц требуется производить калибровку батарей путем их разрядки и последующей зарядки до максимального уровня.
Выводы
Выделяется шесть классов пожаров. Но с развитием электронной промышленности все чаще встречаются возгорания типа D, которые возникают из-за взрыва батареек.
Большое количество вспомогательных устройств – телефонов, ноутбуков, планшетов, гироскутеров, электромобилей – оснащены литий-ионными энергоисточниками.
При возникновении вопроса, чем тушить аккумуляторные батареи, надо помнить, что промышленные накопители энергии, в составе которых находится Li в больших количествах, запрещено тушить водой, песком, огнетушителями, не предназначенными для ликвидации пожаров класса D.
Устройства для личного пользования оснащены энергонакопителями с малым содержанием лития, поэтому допускается применение воды и водных, водно-пенных огнетушителей для ликвидации возгораний батареек в гаджетах.
В редких случаях причиной пожара становятся дефекты производства, чаще всего во взрыве виноват пользователь, нарушающий правила применения гаджета.
Если не допускать перегрева, переохлаждения, обнуления заряда, механических повреждений батарей, то угрозы взрыва можно избежать.
