Меры безопасности при работе с АКБ: как предотвратить возгорание?

При работе с аккумуляторными батареями, их эксплуатации и хранении важно соблюдать правила безопасности. Это поможет избежать травм, повреждения техники и другого имущества, негативных последствий для здоровья людей и состояния окружающей среды. Соблюдение мер безопасности при обслуживании аккумуляторных батарей и в целом при взаимодействии с ними помогает минимизировать потенциальные риски.

Также полезными будут знания, как действовать в критических ситуациях, например, при возгорании литий-ионных АКБ, чтобы в случае необходимости уметь быстро локализировать область поражения и не допустить распространения пожара. Далее мы рассмотрим, как предотвратить негативные последствия при взаимодействии с аккумуляторными батареями разных типов и как действовать в чрезвычайных ситуациях.

Техника безопасности при работе со свинцово-кислотными АКБ

Аккумуляторные батареи разных типов имеют свои особенности и потенциальные риски. В частности, у обслуживаемых свинцово-кислотных аккумуляторов это:

• опасность протечки электролита;
• токсичность свинца и его окислов;
• опасность взрыва гремучего газа;
• раздражение дыхательных путей и слизистых аэрозолями серной кислоты;
• агрессивное воздействие серной кислоты в случае ее контакта с кожей или одеждой;
• риск удара током при зарядке.

Поэтому использовать и перевозить такие накопители энергии необходимо строго в вертикальном положении, а заряжать – в специально организованном помещении с интенсивной приточно-вытяжной вентиляцией (чтобы обмен воздуха происходил 6–8 раз в час), на стеллажах с вытяжной вентиляцией для отвода взрывоопасных газов и раздражающих аэрозолей.

При осмотре аккумуляторов нельзя использовать источники открытого огня, чтобы не спровоцировать взрыв накопившегося в АКБ гремучего газа. К работе с обслуживаемыми свинцово-кислотными батареями допускаются специалисты, прошедшие соответствующее обучение и сдавшие зачет по технике безопасности. У них обязательно должны быть:

• исправная рабочая одежда – костюмы из ткани с кислотоустойчивой пропиткой;
• индивидуальные средства защиты – очки, резиновые сапоги, перчатки, фартук из кислотоустойчивого материала;
• аптечка с нейтрализующими растворами и медикаментами.

Чтобы избежать ожогов и отравлений при взаимодействии с серной кислотой и ее раствором, важно строго следовать инструкциям по их хранению, переливанию, переносу емкостей и т.д. Например, для получения электролита используется керамическая, фаянсовая или эбонитовая посуда, устойчивая к кислотам и высоким температурам. Кислоту тонкой струйкой вливают в воду (а не наоборот, чтобы избежать разбрызгивания), и во время приготовления раствор постоянно помешивают.

Правила безопасной эксплуатации гелевых АКБ

С необслуживаемыми свинцово-кислотными аккумуляторами (AGM или GEL) все проще: никаких манипуляций с серной кислотой и электролитом, даже доливки дистиллированной воды им не требуется. Нужно только:

• не допускать перезаряда и глубокого разряда;
• поддерживать допустимый температурный режим;
• использовать подходящее зарядное устройство с током заряда не более 0,1С;
• не заряжать АКБ на морозе;
• регулярно проверять состояние накопителей энергии, поддерживать в чистоте их клеммы и корпуса;
• хранить в сухом помещении с хорошей вентиляцией, вдали от источников тепла.

Требования безопасности при эксплуатации Li-ion батарей

При эксплуатации, зарядке и хранении литий-ионных аккумуляторов не приходится выполнять сложные манипуляции. Не зря эти АКБ необслуживаемые, не склонны к протечкам электролита, не выделяют вредных газов и обязательно оснащаются BMS платой. Ее задача – контролировать рабочие параметры и отключать батарею от нагрузки или зарядного устройства при риске ее перезаряда, глубокого разряда, токовых перегрузок и при других нежелательных состояниях.

Пользователю достаточно соблюдать элементарные правила безопасности, и вероятность возникновения опасных ситуаций при использовании Li-ion батарей будет сведена к минимуму. Перечислим основные требования безопасности при взаимодействии с литиевыми АКБ:

1. Запрещается превышать указанные производителем рабочие характеристики – токи заряда и разряда, допустимые температуры при работе, зарядке и хранении.
2. Необходимо четко соблюдать полярность при подключении батареи.
3. При установке АКБ недопустимо применять силу. Нельзя подвергать их ударам и другим механическим воздействиям, угрожающим целостности и герметичности. Для защиты от повреждений предназначены ударопрочные корпуса, специальные боксы, сумки и чехлы.
4. При сборке Li-ion элементов питания в аккумуляторную батарею не рекомендуется использовать паяльник. Нужен аппарат точечной сварки. В крайнем случае, можно взять мощный паяльник и выполнять пайку очень быстро.
5. Важно использовать подходящие зарядные устройства – предназначенные для АКБ данного типа и напряжения. Заряжаемые аккумуляторы должен свободно обтекать окружающий воздух. Нельзя накрывать их, чтобы не препятствовать естественному отводу тепла и не провоцировать перегрев.
6. Нельзя держать элементы питания вблизи открытых источников огня, рядом с обогревателями и под прямыми солнечными лучами.
7. Нужно следить за состоянием аккумуляторов, т.к. своевременное выявление проблем помогает избежать аварийных ситуаций. Важно очищать контакты – протирать их сухой тканью для лучшей работы и профилактики перегрева. Нельзя использовать элементы питания с признаками вздутия или видимыми повреждениями, признаками протекания электролита или при появлении запахов. Вышедшие из строя, старые и вызывающие подозрение аккумуляторы следует сдавать на переработку или безопасную утилизацию и заменять новыми накопителями энергии.
8. Нельзя использовать литиевые АКБ без плат защиты. Незащищенные ячейки предназначены для сборки батарей, и каждая такая сборка обязательно оснащается БМС платой.
9. Нельзя оставлять заряжающиеся АКБ без присмотра. Иначе вы не сможете отреагировать на появление запаха гари или другие подозрительные симптомы, своевременно отключив накопитель энергии от сети.
10. Если батарея при работе или зарядке сильно нагревается, пахнет горелым или выглядит вздутой, дальнейшее ее использование недопустимо.
11. Нельзя надолго оставлять Li-ion аккумуляторы в разряженном состоянии. Иначе в их структуре происходят необратимые изменения, приводящие к негативным последствиям. В частности, между катодом и анодом могут образовываться острые отростки – дендриты, провоцирующие внутреннее короткое замыкание и вздутие ячеек. Если же поставить такие элементы на зарядку, не исключено их возгорание.
12. После использования на морозе Li-ion батарею необходимо вначале пару часов выдержать в помещении с плюсовой температурой и только после этого ставить на зарядку.

Нарушение этих правил не только сокращает срок службы элементов питания, но и может спровоцировать внутреннее короткое замыкание или перегрев с дальнейшим тепловым разгоном, возгоранием или взрывом.

Дополнительные рекомендации

Чтобы не допустить быстрого распространения огня в случае самовоспламенения батареи, ее необходимо держать вдали от бумаги, текстиля, химикатов и других легковоспламеняющихся предметов. Желательно – в огнестойком контейнере. Для безопасного хранения и зарядки литиевых АКБ рекомендуется использовать огнестойкие шкафы, в идеале – оснащенные регуляторами температуры.

Поблизости с местами хранения или зарядки аккумуляторов по нормам безопасности должен быть огнетушитель, причем многоцелевой или класса D. В случае возгорания Li-ion батарею желательно переместить на открытое пространство. Тушить огонь водой в таком случае нельзя. Нужен огнетушитель класса D или песок.

Среди разных подвидов литий-ионных аккумуляторов есть модели с максимально устойчивой химической структурой. Это литий-железо-фосфатные АКБ, с обозначением LFP или LiFePO4. Они не самовозгораются и не взрываются даже при критической нагреве или разгерметизации, имеют увеличенный ресурс (более 2000 циклов) и не перегреваются при высоких токовых нагрузках. Такие батареи соответствуют самым высоким стандартам безопасности.

Выводы

При использовании всех типов аккумуляторных батарей необходимо соблюдать требования безопасности, которые подробно изложены в инструкциях по их эксплуатации. В частности, литий-ионные АКБ удобны в использовании, эффективно работают и не требуют обслуживания. При корректной эксплуатации вероятность их вздутия, самовозгорания или взрыва близка к нулю.

Но если допустить перегрев ячеек, или долго хранить их разряженными, а потом поставить на зарядку, или превысить допустимые токовые нагрузки, вероятность негативных последствий стремительно возрастет. Также риск возгорания увеличивается при разгерметизации аккумулятора или проблемах в работе BMS платы.

Самые стойкие ко всевозможным испытаниям – аккумуляторы подвида LiFePO4. Они не склонны к воспламенению и взрыванию, но при нарушении правил эксплуатации могут потерять в характеристиках или выйти из строя.

Ранее в нашем блоге вышла статья о создании гусеничного вездехода из транспортерной ленты.