ПРОЦЕСИ ПРИПИНЕННЯ САМОНАГРІВАННЯ ПОШКОДЖЕНИХ ЛІТІЙ-ІОННИХ АКУМУЛЯТОРІВ ПОДАВАННЯМ ВОДИ
DOI:
https://doi.org/10.52363/2518-1777-2026-21-8Ключові слова:
літій-іонний акумулятор, механічне пошкодження, самонагрівання, тепловий розгін, пожежогасіння, вода, охолодження, витрата, кислотністьАнотація
Об'єктом дослідження є аналіз побудови, принципів роботи та механізмів теплового розгону літій-іонних акумуляторів; увага зосереджена на їх перевагах та недоліках, матеріалах розчинників та електродів, що використовуються, складі газової фази електродних реакцій та особливостях пожежної небезпеки. Узагальнено перебіг процесів, що спостерігаються на основних стадіях теплового розгону акумуляторів. Розроблено методологію та зібрано установку для дослідження процесів теплового розгону пошкодженого акумулятора та його гасіння. Визначено типові зовнішні механічні пошкодження акумулятора, що призводять до неконтрольованого теплового розгону. Відповідність температурного режиму процесу самонагрівання акумулятора стадіям теплового розгону визначається на основі даних вимірювання температури та візуальних спостережень. Розглянуто набір можливих хімічних реакцій, що викликають інтенсивне самонагрівання, подальше розкладання матеріалів та деформацію акумулятора. Припинення самонагрівання досліджували шляхом занурення акумулятора в ємність з надлишком води відносно стехіометричної кількості для максимальної маси металевого літію, яка може накопичуватися під час роботи акумулятора. Виділення газів реєстрували візуально, а у складі визначали водень. Вимірювали зміну кислотності отриманого водного розчину під час гасіння шляхом охолодження водою в надлишку. Встановлено залежності часу завершення реакції з водою для досліджуваного механічного пошкодження. Розраховано кількість води, необхідну для поглинання тепла, яке може виділятися під час реакцій; отримане значення корелює з експериментальними даними. Розглянуто можливі заходи щодо запобігання та зупинки горіння літій-іонних акумуляторів. Планується повторити поточну схему дослідження теплового розгону літій-іонного акумулятора, але не через механічне пошкодження, а за умов підвищеної температури навколишнього середовища та поганого теплообміну із зовнішнім простором.
Посилання
Alerte levée à Drogenbos: incendie maîtrisé, plus de risque pour la santé. RTBF Actus. URL: https://www.rtbf.be/article/alerte-levee-a-drogenbos-incendie-maitrise-plus-de-risque-pour-la-sante-9760282 (дата звернення: 12.02.2026).
Report: APS Declares Thermal Runaway Event Caused 2019 Battery Explosion. Japan electric power information center – USA. URL: https://www.jepic-usa.org/digests/2020/7/31/usa-report-aps-declares-thermal-runaway-event-caused-2019-battery-explosion (дата звернення: 12.02.2026).
Blaze at South Korea lithium battery plant kills 22 workers. Reuters. URL: https://www.reuters.com/world/asia-pacific/about-20-bodies-found-after-fire-south-korea-battery-plant-yonhap-reports-2024-06-24/ (дата звернення: 12.02.2026).
Significant industrial site fires strike in India and France. Reuters. URL: https://www.thefpa.co.uk/news/significant-industrial-site-fires-strike-in-india-and-france (дата звернення: 12.02.2026).
Підвищення пожежної безпеки гальванічного виробництва / Ю. К. Гапон та ін. Проблеми пожежної безпеки. 2020. № 47. С. 23–28. URL: http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/10919.
Technology оf Safe Galvanochemical Process оf Strong Platings Forming Using Ternary Alloy / Y. Hapon et al. Materials Science Forum. 2020. Vol. 1006. P. 233–238. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.1006.233.
Design of the modified oxide-nickel electrode with improved electrical characteristics / A. Sincheskul et al. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2017. № 5/6 (89). P. 23–28. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.112264.
Lisitsyna L., Tupitsyna I., Trefilova L. Spectral and kinetic characteristics of the luminescence center in LiF-WO3 and ZnWO4 crystals. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2015. № 81/1. P. 012024. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899x/81/1/012024.
Lithium: A review of applications, occurrence, exploration, extraction, recycling, analysis, and environmental impact / V. Balaram et al. Geoscience Frontiers. 2024. № 15. P. 101868. DOI: https://doi.org/10.1016/j.gsf.2024.101868.
Impact assessment of battery energy storage systems towards achieving sustainable development goals / M. Hannan et al. Journal of Energy Storage. 2021. № 42. P. 103040. DOI: https://doi.org/10.1016/j.est.2021.103040.
Nitta N., Wu F., Lee J. T., Yushin G. Li-ion battery materials: present and future. Materials Today. 2015. № 18/5. P. 252–264. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mattod.2014.10.040.
Lithium and lithium ion batteries for applications in microelectronic devices / Yu. Wang et al. Journal of Power Sources. 2015. № 286. P. 330–345. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2015.03.164.
Henriksen Ch., Mathiesen J. K., Ravnsb D. B. Improving capacity and rate capability of Li-ion cathode materials through ball milling and carbon coating - Best practice for research purposes. Solid State Ionics. 2020. № 344. P. 115152. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ssi.2019.115152.
Guided Lithium Metal Deposition and Improved Lithium Coulombic Efficiency through Synergistic Effects of LiAsF and Cyclic Carbonate Additives / X. Ren et al. ACS Energy Letters. 2017. № 3/1. P. 14–19. DOI: https://doi.org/10.1021/acsenergylett.7b00982.
Ідентифікація кластерної будови вуглеводнів за температурами плавлення / Д. Г. Трегубов та ін. Проблеми надзвичайних ситуацій. 2021. № 2 (34). С. 94–109. DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2021-34-7.
Glassman I. Combustion. London : Elsevier, 2014. 757 p. DOI: https://doi.org/10.1016/C2011-0-05402-9.
Relationship Between Properties of Floating Systems and Flammable Liquids in the Stopping Their Burning Technology / D. Tregubov et al. Key Engineering Materials. 2023. № 954. P. 145–155. DOI: https://doi.org/10.4028/p-KrZRd9.
Molecular design for electrolyte solvents enabling energy-dense and long-cycling lithium metal batteries / Zh. Yu et al. Nature Energy. 2020. № 5. P. 1–8. DOI: https://doi.org/10.1038/s41560-020-0634-5.
Universal chemomechanical design rules for solid-ion conductors to prevent dendrite formation in lithium metal batteries / Ch. Fu et al. Nature Materials. 2020. № 19 (7). P. 758–766. DOI: https://doi.org/10.1038/s41563-020-0655-2.
Willstrand O., Pushp M., Ingason H., Brandell D. Uncertainties in the use of oxygen consumption calorimetry for heat release measurements in lithium-ion battery fires. Fire Safety Journal. 2024. № 143. P. 104078. DOI: https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2023.104078.
Теорія процесів горіння, вибуху та пожежогасіння / Д. Г. Трегубов та ін. Харків : НУЦЗ України, 2024. 422 с. URL: http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/20224.
Barowy A. The Science of Fire and Explosion Hazards from Lithium-Ion Batteries. Evanston, USA : Fire Safety Research Institute, 2023. 11 p. URL: https://d1gi3fvbl0xj2a.cloudfront.net/2023-01/The%20Science%20of%20Lithium-Ion%20Batteries%20Guide%20by%20FSRI_1.pdf.
Tregubov D., Miroshnichenko D., Ulanovskij M. Thermomechanochemical evaluation of quality of coke. Koks i Khimiya. 2004. № 11. P. 14–19.
IEC 62133-2:2017+A1:2021. Specifies requirements and tests for the safe operation of portable sealed secondary lithium cells and batteries containing non-acid electrolyte, under intended use and reasonabl. Int. standard. 2021. 50 p. URL: https://webstore.iec.ch/en/publication/32662.
Гаврилюк А. Ф., Ковалишин В. В., Яковчук Р. С. Ефективність використання переносних вогнегасників при гасінні літій-іонних акумуляторів. Комунальне господарство міст. 2024. № 4 (185). С. 166–171. DOI: https://doi.org/10.33042/2522-1809-2024-4-185-166-171.
Білоус В. Ю. Наукові основи аргонодугового та електронно-променевого зварювання перспективних високоміцних титанових сплавів : дис. ... д-ра техн. наук : 05.03.06 / Київ, Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України. Київ, 2023. 453 с. URL: https://uacademic.info/ua/document/0523U100195.
Integrated fire protection solutions for Lithium-Ion batteries. Zug : Euralarm, 2022. 37 p. URL: https://apsei.org.pt/wp-content/uploads/2023/09/Guidance-on-Li-Ion-Battery-Protection.pdf.
Liu T., Tao C., Wang X. Cooling control effect of water mist on thermal runaway propagation in lithium ion battery modules. Applied Energy. 2020. № 267. P. 115087. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.115087.
Parkhomenko V.-P., Mykhalichko B., Parkhomenko R. Current state of use in fire firefighting and ways to increase the efficiency of aqueous fire extinguishing solutions using wetting agents. Scientific Bulletin: Сivil Protection and Fire Safety. 2025. № 1 (19). С. 79–88. DOI: https://doi.org/10.52363/nvcz.2025.1(19).79-88.
Improving the installation for fire extinguishing with finely dispersed water / D. Dubinin et al. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018. № 2/10 (92). P. 38–43. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.127865.
Fire extinguishing development directions for liquids based on the foam glass primary layer / D. Tregubov et al. Problems of Emergency Situations. 2024. № 2/40. P. 165–184. DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2024-40-13.
Experimental Study of the Insulating Properties of a Lightweight Material Based on Fast-Hardening Highly Resistant Foams in Relation to Vapors of Toxic Organic Fluids / R. Pietukhov et al. Materials Science Forum. 2021. № 1038. P. 374–382. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.1038.374.
Mathematical modeling of fire-proof efficiency of coatings based on silicate composition / A. Chernukha et al. Materials Science Forum. 2020. Vol. 1006. P. 70–75. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.1006.70.
Comparative analysis of the influence of various dry powder fire extinguishing compositions on the aquatic environment / V. Loboichenko et al. Water and Energy International. 2019. Vol. 62/7. P. 63–68. URL: http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/10154?locale=en.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Дмитро Трегубов, Артем Майборода, Єгор Турбін, Віталій Нуянзін, Дмитро Журбинський
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
