סיכוני אש וכיבוי בסוללות ליתיום
מדוע סוללות ליתיום עולות באש ומה הסכנות מכך? באילו פעולות זהירות ניתן לנקוט ואילו מערכות מיגון אש קיימות בישראל בעזרתן ניתן להתמודד עם סכנות אלו?
מהן סוללות ליתיום וכיצד הן פועלות?
סוללות ליתיום נמצאות בכל מקום – במחשבים ניידים, בטלפונים סלולריים, אופניים וקורקינטים חשמליים ובמכוניות חשמליות. למרות שתקלות הן נדירות יחסית, אלו שמתרחשות עשויות להיות מסוכנות במיוחד, ולגרום לפיצוץ או שריפה. על מנת להבין מדוע סוללות אלו מתלקחות וכיצד למזער את הסיכון לתאונה, עוזר להבין כיצד הסוללות מתפקדות.
סוללות ליתיום הן סוללות קומפקטיות וקלות משקל המחזיקות מטען רב ומתפקדות היטב בתנאי פריקה–טעינה קבועים.
לסוללות ליתיום שלושה מרכיבים מרכזיים: אלקטרודות, אלקטרוליט ומפריד.
האלקטרודות מאחסנות את הליתיום. האלקטרוליט נושא את יוני הליתיום בין האלקטרודות. המפריד מונע מהאלקטרודה החיובית לבוא במגע עם האלקטרודה השלילית.
אנרגיה, בצורה של חשמל, משתחררת מתא הסוללה כאשר יוני ליתיום זורמים מהאלקטרודה השלילית אל האלקטרודה החיובית. כאשר התא נטען, יונים אלו זורמים בכיוון ההפוך.
מדוע סוללות ליתיום מתלקחות ומה הסכנה הייחודית הטמונה במקרה זה?
סוללות ליתיום מסוגלות לספק תפוקה גבוהה עם משקל מינימלי. רכיבי הסוללה מתוכננים להיות קלים, מה שמתורגם למחיצות דקות בין התאים וכיסוי חיצוני דק. המחיצות או הציפוי שבריריים למדי, כך שניתן לנקב אותם. תכולת הסוללה נמצאת בלחץ, כך שאם שבר מתכת מנקב מחיצה השומרת את הרכיבים בנפרד או שהסוללה מנוקבת, הליתיום מגיב למים באוויר בעוצמה, מייצר חום גבוה ולעיתים מייצר ניצוץ. ניצוץ זה יכול להצית את הליתיום התגובתי ביותר.
אפשרות נוספת היא שהסוללה יכולה להתחמם כתוצאה מפגם בסוללה וטעינת יתר או אחסון לא נכון (חשיפה לאור שמש, חום קיצוני) עד כדי בריחה תרמית. החום מפעיל לחץ על הסוללה, שעלול לגרום לפיצוץ.
מכיוון שנפח הסוללה הוא קטן וכמות האנרגיה הנאגרת היא גדולה ביחס לנפחה, משתחררת כמות אנרגיה גדולה המתבטאת בעשן וחום ובסופו של דבר אש. שלא כמו מטעני אש אחרים מטען אש זה הוא כה עצום וממושך ולא ניתן לכיבוי ע“י מערכות הכיבוי הקונבנציונלית הקיימות כיום. דבר זה מסכן את בני האדם באיזור ואף קיימת סכנה בהתלקחות שרשרת של הסוללות הסמוכות. לדוגמא: שריפת סוללת ליתיום של רכב אוטונומי, כה עצומה וקשה מאוד לשליטה– לא זאת בלבד שתגרום להתלקחות שרשרת של רכבים סמוכים אלא גם מסכנת התחממות של תקרת החניון ואף קריסת התקרה/רצפת החניון.
כיצד לצמצם את הסיכון לשריפה של סוללת ליתיום?
כאמור, הסיכון לשריפה עולה אם הסוללה חשופה לתנאים חמים או שהסוללה או הרכיב הפנימי נפגעים. ניתן להפחית את הסיכון לתאונה בכמה דרכים:
להימנע מטעינת יתר של הסוללות, סוללות אלו אינן סובלות מ“אפקט זיכרון” כמו סוגים אחרים של סוללות נטענות, כך שניתן לפרוק אותן ולהטעין אותן פעמים רבות כמעט בחזרה למטען המקורי שלהן. עם זאת, הם לא מסתדרים טוב אם הם מרוקנים לחלוטין לפני הטעינה מחדש או שהם טעונים יתר על המידה. מטענים לרכב ידועים לשמצה בטעינת יתר של סוללות. שימוש בכל מטען שאינו זה המיועד לסוללה עלול להגביר את הסיכון לנזק.
ניתן גם לנהל את הסיכון לשריפה של סוללות ליתיום יון ביעילות על ידי אחסון נכון של הסוללות:
–אחסון סוללות בטמפרטורת החדר שבין 40 °F- 80 °F (6 °C- 26 °C)
– להימנע מחשיפה לאור שמש ישיר (חום) לתקופות ממושכות
– להימנע מהטענת סוללות ללא השגחה. במקרה שהסוללה פגומה ועלולה להפוך לא יציב, ובכך מתחמם יתר על המידה.
– אחסון סוללות בנפרד מחומרים מסוכנים, כגון חומרי נפץ, דליקים או כל חומר אחר דליק מאוד.
כיצד לפעול במקרה של שריפה בסוללות ליתיום?
מכיוון שמטען האש של סוללות ליתיום הוא כה גבוה ונזקי האש הפוטנציאלים כה עצומים יש חשיבות גדולה לא רק לפעולות מנע אלא ניתן גם, ואף הרבה פעמים מחויב להתקין מערכות גילוי ומערכות כיבוי אש ייחודיות וייעודיות לסוללות ליתיום.
כיום בישראל אין מערכת תקנית להתמודדות עם התלקחויות של סוללות ליתיום למעט מערכות ערפל מים בלחץ גבוה. היכולת של מערכת ערפל מים להתמודד במקרה זה בזכות עקרון הקירור המהיר באופן ממושך ויעיל המונע התפשטות מקור האש והתרחבות מוקד השריפה לאזורים נוספים תוך שליטה במקור האש עד הגעת כוחות הכיבוי והחילוץ ואף עד תום ההתלקחות.
איך עקרון הקירור של מערכת ערפל מים עובדת?
מערכת ערפל מים פועלת בלחץ מאוד גבוה שנע בין 60-12 אטמ‘. באמצעות הלחץ הגבוה מיוצרים חלקיקי טיפות אשר מייצרים שטח פנים שהוא פי 3750 משטח פנים של טיפה רגילה. כל המערכות לכיבוי אש במים יסוד פעולתן בספיחת חום ממוקד האש ע“י הפיכתם מנוזל לאדים (קיטור). ככל ששטח פני טיפות המים גדול יותר ביחס לנפחן, מהירות התאדותן גדלה וגזילת האנרגיה ממקור האש יעילה יותר. פעולת הכיבוי של מערכת ערפל מים בלחץ גבוה נוגעת בשתי צלעות משולש האש. פעולה עיקרית עובדת על החום, התאדותם המהירה של מי הכיבוי הנגזרת משטח הפנים הגדול, סופחת חום רב ממקור האש ותוך מספר שניות לא רב הטמפרטורה יורדת לעשרות מעלות בודדות ומשולש האש נשבר. בנוסף שטח הפנים הגדול של טיפות המים במערכת ערפל מים בלחץ גבוה גורם לספיחה והמסה מהירה של חלקיקי עשן וגזי בעירה רעילים וקורזיביים ומוריד ריכוזם בחלל האוויר באופן דרמטי.
גולשים שקראו מאמר זה התעניינו לגבי:
