Lithium-ionbatterijen behoren tegenwoordig tot de meest gebruikte batterijen en vinden wijdverspreide toepassing in mobiele elektronische apparaten, elektrische voertuigen, energieopslagsystemen en meer. Naarmate de capaciteit van de batterij toeneemt en de afmetingen van de batterijpakketten groter worden, neemt echter ook het risico op thermische runaway toe. Wanneer thermische runaway optreedt, komen bij interne chemische reacties een reeks brandbare en giftige gassen vrij, voornamelijk waterstof, koolmonoxide, kooldioxide, methaan en fluorkoolwaterstoffen. Momenteel is er geen technologie die thermische runaway in lithiumbatterijen volledig kan voorkomen; in plaats daarvan ligt de nadruk op technische preventie en vroege detectie om het gevaar in de kiem te smoren.
1. Kenmerken van de gassen die vrijkomen tijdens de thermische runaway van lithiumbatterijen:
Waterstof is een van de meest voorkomende gasvormige producten van de thermische runaway van lithiumbatterijen. Het is licht ontvlambaar; contact met een vonk of vlam kan gemakkelijk een explosie veroorzaken. Bovendien is waterstof kleurloos en geurloos, waardoor het moeilijk te detecteren is en het gevaar dat het met zich meebrengt tijdens thermische runaway toeneemt. Daarom moeten er tijdens de productie, het gebruik en de opslag van lithiumbatterijen strikte veiligheidsmaatregelen worden geïmplementeerd om waterstofaccumulatie en daaropvolgende explosies te voorkomen.
Koolmonoxide is een ander veel voorkomend giftig gas dat wordt geproduceerd tijdens thermische ontlading door de thermische ontleding of verdamping van organische oplosmiddelen en andere materialen in de batterij. Koolmonoxide is schadelijk voor het menselijke ademhalingssysteem en de algehele gezondheid; langdurige blootstelling aan hoge concentraties kan leiden tot vergiftiging of zelfs de dood. Daarom moet er in het geval van een thermische runaway snel actie worden ondernomen om de koolmonoxideconcentraties te verminderen en de veiligheid van het personeel te garanderen.
Kooldioxide is een ander gas dat wordt gegenereerd tijdens de thermische runaway van lithiumbatterijen. Hoewel kooldioxide niet inherent giftig is, kunnen hoge concentraties gezondheidsrisico's met zich meebrengen. Bovendien verergert de grootschalige uitstoot van kooldioxide de mondiale klimaatverandering. Er moeten dus inspanningen worden gedaan om de uitstoot van kooldioxide tot een minimum te beperken bij het beheersen van thermal runaway-incidenten.
Methaan is een ander brandbaar gas dat wordt geproduceerd tijdens de thermische runaway van lithiumbatterijen. Net als waterstof is methaan licht ontvlambaar; contact met een ontstekingsbron kan gemakkelijk een brand of explosie veroorzaken. Daarom moeten er tijdens thermische runaway-incidenten snel maatregelen worden genomen om de accumulatie van methaan en het daaruit voortvloeiende risico op brand te voorkomen.
Bovendien zijn fluorkoolwaterstoffen giftige gassen die worden gegenereerd tijdens de thermische runaway van lithiumbatterijen. Ze zijn gevaarlijk voor de menselijke gezondheid en overmatige inademing kan tot ernstige gezondheidsproblemen leiden. Daarom moeten de productie en uitstoot van fluorkoolwaterstoffen tijdens de productie en het gebruik van lithiumbatterijen tot een minimum worden beperkt.
2. Om het risico op thermische overstroming in lithium-ionbatterijen te beperken, moet een reeks preventieve maatregelen worden geïmplementeerd, waaronder de volgende:
(1). Versterk de productieprocessen en kwaliteitstesten om de veiligheidskenmerken van de batterij te verbeteren, zoals overspanning, overbelasting, overontlading, overstroom en kortsluitbeveiliging, zodat de stroomvoorziening snel wordt afgesloten tijdens abnormale omstandigheden om veiligheidsincidenten zoals thermische overstroming te voorkomen.
(2). Stel uitgebreide protocollen op voor het gebruik en beheer van lithiumbatterijen, standaardiseer gebruiks- en opslagpraktijken en houd u strikt aan de veiligheidsvoorschriften om batterijen te beschermen tegen ongunstige omstandigheden zoals externe kortsluiting, pletten en blootstelling aan hoge temperaturen.
(3). Installeer "4-in-1" vaste multigasdetector. Deze apparaten integreren doorgaans gelijktijdige monitoringmogelijkheden voor waterstof (H₂), koolmonoxide (CO), kooldioxide (CO₂) en methaan (CH₄) om gaslekken en concentraties in realtime te volgen. In het geval van een thermische runaway, als de gasconcentraties vooraf ingestelde drempels bereiken, activeert het apparaat een hoorbaar en visueel (rood licht) alarm, waardoor het personeel snel actie kan ondernemen om de veiligheid te garanderen en het milieu te beschermen.