Приложение А (справочное). Тепловой разгон батареи

Приложение А
(справочное)

Тепловой разгон батареи

Литий-ионные батареи отличаются от свинцово-кислотных батарей следующими важными аспектами:

a) электролит в большинстве литий-ионных батарей легко воспламеняется,

b) при определенных неисправностях литий-ионные батареи могут войти в состояние, известное как тепловой разгон, приводящее к быстрому внутреннему нагреву, который после инициализации переходит в самоподдерживающуюся экзотермическую реакцию. После инициации тепловой разгон трудно остановить. Скорость повышения температуры во время теплового разгона и достигаемая пиковая температура широко варьируются в зависимости от конкретного химического состава, используемого в батарее (например, LFP, NMC или какой-либо другой химический состав), и многочисленных конструктивных особенностей (например, цилиндрические аккумуляторы по сравнению с плоскими; различные сепараторные материалы, химическое легирование и др.).

Во время теплового разгона некоторые батареи могут достигать высоких температур, приводящих к воспламенению электролита батареи, тогда как в других этого не происходит. Во всех случаях внутреннее давление в аккумуляторе повышается, что может привести к утечке газов и электролита из аккумулятора(ов), испытывающих тепловой разгон. Воспламеняемость выделяемых веществ широко варьируется в зависимости от химического состава, используемых добавок и других особенностей. Во время теплового разгона, даже если внутренняя температура недостаточно высока, чтобы вызвать воспламенение, любая искра или источник огня могут вызвать воспламенение. После возгорания из-за экзотермической (самоподдерживающейся) природы химической реакции, определяющей тепловой разгон, возгорание литий-ионной батареи трудно потушить. Как правило, наилучший подход заключается в максимально быстром отводе тепла, что, в свою очередь, наиболее эффективно осуществляется путем заливки батареи водой, хотя это может иметь серьезные последствия с точки зрения электрических систем судна, плавучести и т.д.

Главной целью настоящего стандарта является обеспечение того, чтобы конструкция и установка литий-ионных батарей на судах были такими, чтобы не допустить возникновения теплового разгона, в том числе при любых разумно предсказуемых неисправностях. Тем не менее следует предусмотреть (1) дополнительную защиту судна в случае выхода из строя различных механизмов защиты батареи и возникновения теплового разгона и (2) ситуации, в которой тепловой разгон батареи инициируют внешние источники тепла.

Некоторые батареи собраны в металлических корпусах, рассчитанных на сдерживание любого случая теплового разгона. Некоторые из этих корпусов герметичны и обеспечивают предотвращение сброса газов, в то время как в других есть вентиляционные отверстия. Некоторые батареи состоят из совокупности небольших цилиндрических аккумуляторов, каждый из которых способен удержать развитие теплового события и произвести отключения батареи, чтобы событие не распространялось. В других батареях аккумуляторы собраны внутри пластмассового корпуса, который не может выдержать серьезный тепловой разгон. Уровень огнестойкости пластмассовых корпусов разный. Независимо от конструкции, во всех случаях теплового разгона при отсутствии герметичного металлического корпуса вероятен выход газов, которые значительно различаются по своей летучести, воспламеняемости, плотности (например, легче или тяжелее воздуха) и уровню опасности.

Из-за больших различий в химическом составе батарей, конструкции, летучести и реакции на случай теплового разгона невозможно выдать общее предписание по конструкции батарейного отсека и вентиляции, а также по локализации пожара и механизмам пожаротушения в помещении в случае, когда последние считаются необходимыми. Изготовитель судна и установщик батарей обязаны проконсультироваться с изготовителем и поставщиком батарей, чтобы определить соответствующую конструкцию отсека и механизм вентиляции, а также соответствующие механизмы локализации пожара и пожаротушения, если они будут признаны необходимыми.