晴時多雲

自由開講》離子電池致災隱患早期偵知防止

◎宋郁德 

韓國電池工廠今日驚爆大火,目擊者說一個電池組發生爆炸性燃燒,隨著工廠內部電池組不斷爆炸,火勢迅速蔓延。電視畫面顯示,工廠仍被大火焚燒,且不斷發生小規模爆炸、火花四濺,使搜救隊員難以進入工廠內部,現場尋獲20具遺體。由於鋰電池燃燒很難以傳統的滅火方法處理,據稱消防人員很難完全撲滅大火,救災安全堪慮。

南韓華城市鋰電池工廠火災23死,從廠房監視器畫面可以看到,從鋰電池冒煙到火勢失控僅過了42秒。圖為聯合調查小組在燒焦的廠房內搜索。(美聯社)

鋰離子電池存在安全隱患,因為它們含有昜燃電解質,如果損壞或充電不正確,可能會導致爆炸和火災,且持續電化學高電壓充放電及輻射熱等延燒擴大危害,難以滅火。由鋰離子電池釀災進程中,致災原因隱患,如下:

1.電芯濫用:例如過度充電、電池誤用或撞擊濫用、曝露在高溫下、製造缺陷或短路。

2. 過度充電會加熱內部的電解質/化學物質,引起放熱反應。

3. 高溫化學物質會降低隔離膜的性能。

4. 當隔離膜被破壞時,會導致短路發生熱失控。

如果電芯的實際使用條件不適當,從而造成電芯內部結構加速損傷以及引發部分關鍵原材料加速失效的情況,稱之為電芯濫用。濫用經常會最終導致電芯安全失效,即熱失控。在此熱失控過程,電池由於自身的歐姆反應和副反應,導致溫度升高,電池內部會發生以下化學變化:固體電解質介面層(SEI)分解、正/負極材料和電解液之間的反應、電解液分解以及電極活性材料和黏合劑之間的反應,並且在此過程中伴隨著內短路發生、熱量產生、廢氣的混合物即電解質溶液蒸氣或易燃有毒氣體 (如O2、HF等)釋放等現象。

一旦電池熱失控傳播,一發不可收拾,只能隔離抑制火熱,讓該受損害區不延燒,讓該區燒完為止。必須能事先制止,防阻熱失控產生,防患未燃,等到火警警報為時已晚,而要早期隱患事件通報定位及聯動制止。多數警報設備只針對火源火警探測,缺乏致災因素之隱患探測,而且物體表徵溫度異常探測不足,缺少熱成像、測溫光纖檢測等手段,熱失控前期釋放擴散的可燃氣體蒸氣探測不易。另一旦發現異常,缺少必要手段快速遠端確認現場情況。加強傳统消防探測能力之不足,應以預防防阻為先,極早預知致災隱患因子,以偵知連動深度防禦。

採用最可靠的安全監測方法,爭取足夠的應變時間避免災害擴大。整合快速防控,數據採集,聯動滅火裝置,及告警分享,防滅工作效率可以進一步提升!針對儲能系統火災之致災隱患,探討及採用相對應用產品,最可靠的安全監測方法,爭取足夠的應變時間斷電或移除隱患,避免災害擴大。多鑑式極早期致災隱患的解決方案是縮小範圍、快速精準定位,問題隱患看得見,可視化集中控管。

(作者為消防師事務所、仲裁人

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