Jak powstaje pożar baterii?

Fazy rozwoju pożaru baterii (Thermal Runaway)

Proces ten przebiega zazwyczaj w trzech głównych fazach: 

1. Faza samo-nagrzewania (Self-heating, ok. 50°C do +140°C):

• Inicjacja: Dochodzi do uszkodzenia mechanicznego (przebicie), elektrycznego (przeładowanie) lub termicznego (przegrzanie).

• W wyniku reakcji chemicznej wnętrze baterii zaczyna gwałtownie zwiększać temperaturę. Temperatura separatora przekracza 140°C, co prowadzi do jego stopienia i wewnętrznego zwarcia.

2. Faza ucieczki termicznej (Runaway, ok. 140°Cdo +850°C):

• To moment katastrofalny. Następuje rozkład elektrolitu i gwałtowne wydzielanie gazów (tzw. venting), które często towarzyszy wybuchowi.

• Wydzielane gazy (fluorowodór, tlenek węgla) są toksyczne i łatwopalne.

• Reakcje chemiczne stają się łańcuchowe, a temperatura wzrasta do kilkuset stopni Celsjusza w ułamkach sekund i utrzymuje się dłuższy czas osiągając nawet +1400°C

3. Faza wygaszania/końcowa (Termination, z 850°C do temperatury otoczenia):

• Po wypaleniu się materiałów reaktywnych, temperatura spada.

• Uwaga: Nawet jeśli płomienie zgasną, uszkodzone ogniwa mogą ponownie się zapalić, jeśli proces thermal runaway nie został całkowicie przerwany (np. przez chłodzenie wodą).
• Gaszenie wodą nie zatrzymuje definitywnie reakcji palenia natomiast znacznie obniża temperaturę.
  
  

Rozwój i rozprzestrzenianie pożaru

1. Pożar nie ogranicza się zazwyczaj do jednego ogniwa. Rozwój wygląda następująco:

• Efekt domina (Propagation): Gorące gazy i wysoka temperatura z jednego płonącego ogniwa przenoszą się na sąsiednie, wywołując u nich ten sam proces thermal runaway.
• Gwałtowny rozgorzenie: Pożar baterii rozwija się ekstremalnie szybko, osiągając bardzo wysoką temperaturę, która natychmiastowo zapala inne przedmioty w otoczeniu.
• Wydzielanie toksycznych gazów: Spalaniu towarzyszy emisja bardzo niebezpiecznych substancji, m.in. fluorowodoru (HF), cyjanowodoru (HCN) oraz tlenku węgla (CO). 

2. Główne przyczyny zapłonu

• Uszkodzenia mechaniczne: Uderzenia, zmiażdżenia, przebicia.
• Wady elektryczne: Przeładowanie, głębokie rozładowanie, używanie nieoryginalnych ładowarek.
• Czynniki termiczne: Przegrzanie (przechowywanie na słońcu, ładowanie na mrozie).

Charakterystyka gaszenia

Ze względu na specyfikę (własny tlen), pożary te są trudne do ugaszenia typowymi gaśnicami. Najskuteczniejszą metodą jest intensywne chłodzenie wodą w celu obniżenia temperatury poniżej progu reakcji chemicznej, co często wymaga długotrwałego działania (nawet kilkunastu godzin). Przy pożarach samochodów elektrycznych stosuje się wkładanie płonącego auta do kontenera z wodą, co jest logistycznie i czasowo trudne do wykonania. Do izolacji od wysokiej temperatury stosuje się płachty izolacyjne do 1400 lub 1600°C. Płonący samochód nakrywa się płachtą wielkości np. 6 na 8 m przy pomocy dwóch sposób.