Jak dochodzi do pożaru baterii i dlaczego jest on tak niebezpieczny?

Baterie litowo-jonowe są powszechnie stosowane w wielu urządzeniach elektronicznych, jednak ich potencjalne zagrożenie pożarowe budzi coraz większe obawy. Wynika to z dążenia producentów do maksymalizacji pojemności energetycznej przy jednoczesnym minimalizowaniu rozmiaru i masy ogniwa. W efekcie baterie są ciasno skonstruowane, a warstwy ochronne anody i separatora bywają bardzo cienkie, co czyni je podatnymi na uszkodzenia.

Mechanizm zapłonu baterii

Największe ryzyko pożaru występuje w przypadku baterii NMC (niklowo-manganowo-kobaltowych). 

Może do niego dojść na skutek:

• Przegrzania baterii – np. poprzez użycie nieprawidłowej ładowarki, ekspozycję na wysoką temperaturę otoczenia lub uszkodzenie mechaniczne.
• Uszkodzenia mechanicznego – np. upadek baterii, który prowadzi do mikrouszkodzeń warstwy ochronnej anody.

Gdy temperatura baterii osiągnie około 80°C, warstwa ochronna anody zaczyna się degradować. Dochodzi do reakcji litu z rozpuszczalnikami w elektrolicie, co powoduje dalszy wzrost temperatury. Jeśli temperatura wzrośnie do 150-180°C, uszkodzeniu ulega separator, a zwarcie wewnętrzne ogniwa podnosi temperaturę do 210°C, co prowadzi do ucieczki termicznej (thermal runaway). W konsekwencji ogniwo może eksplodować, powodując pożar trudny do opanowania.

W bateriach LFP (litowo-fosforanowo-żelazowych) ryzyko ucieczki termicznej występuje przy wyższej temperaturze (ok. 270°C). Choć są bardziej odporne na uszkodzenia mechaniczne i błędy w ładowaniu, mogą się zapalić w wyniku zwarcia elektrycznego.

Trudności w gaszeniu pożarów baterii

Głównym problemem podczas gaszenia baterii jest produkcja tlenu przez rozkładającą się katodę. Powoduje to, że tradycyjne metody gaśnicze, takie jak:

• Gaśnice CO2 – działają jedynie powierzchniowo i nie zapobiegają dalszemu spalaniu,
• Proszki gaśnicze – nie są w stanie odizolować ogniwa od tlenu,
• Gaśnice pianowe – nie tworzą wystarczająco szczelnej powłoki ochronnej,

nie są skuteczne w przypadku pożarów baterii.

Rozwiązaniem jest środek gaśniczy występujący w urządzeniach gaśniczych z certyfikowanymi środkami gaśniczymi do baterii, które absorbują ciepło pożaru, a po odparowaniu wody tworzą szczelną powłokę, izolując ogniwo od tlenu i ograniczając dalsze zwarcia. 

Zagrożenia związane z dymem z pożaru baterii

Podczas spalania baterii litowo-jonowych wydzielane są toksyczne i żrące gazy, w tym:

• Tlenek węgla
• Dwutlenek węgla
• Wodór
• Metan i etan

Z tego powodu gaszenie pożaru wymaga stosowania odpowiednich środków ochrony osobistej, takich jak przyłbice i rękawice odporne na wysokie temperatury.

Podsumowanie