סכנות שריפה מסוללות ליתיום-יון
סכנות השריפה הייחודיות של סוללות ליתיום-יון הנובעות מבריחה תרמית. מקורות ההצתה המגוונים, מאפייני השריפה העזים והאתגרים בכיבוי. על הצורך באמצעי בטיחות מקיפים וטכניקות כיבוי אש מיוחדות
יהונתן אליאב
9/7/20221 min read
סוללות ליתיום-יון נמצאות בשימוש נרחב במכשירים אלקטרוניים ניידים, בכלי רכב חשמליים ובמערכות אחסון אנרגיה. צפיפות האנרגיה הגבוהה שלהן הופכת אותן למועדות לבריחה תרמית, תגובת שרשרת המובילה לעלייה מהירה בטמפרטורה ועלולה לגרום לשריפה או פיצוץ.
מקורות הצתה פוטנציאליים שונים כוללים גורמים חשמליים, מכניים, תרמיים והצתה עצמית. גורמים חשמליים כמו טעינת יתר, קצרים ופגמים בייצור עלולים לגרום להתחממות יתר ולהצתה. גורמים מכניים כמו נזק פיזי, כגון שבר או מעיכה, עלולים להוביל לקצרים פנימיים ולבריחה תרמית. גורמים תרמיים כמו חשיפה לטמפרטורות סביבה גבוהות או למקורות חום חיצוניים עלולים לעורר תגובה אקסותרמית בתוך הסוללה (Exothermic Reaction, תגובה כימית או תהליך פיזיקלי שבמהלכו משתחררת אנרגיה מהמערכת אל הסביבה, בדרך כלל בצורה של חום). במקרים מסוימים, פגמים פנימיים או התדרדרות עלולים להוביל לבריחה תרמית ספונטנית ללא גורמים חיצוניים.
לשריפות סוללות ליתיום-יון יש מאפיינים ייחודיים. הן יכולות להיות עזות ולייצר טמפרטורות גבוהות. הן כוללות לעתים קרובות שחרור של גזים דליקים, מה שמוביל לאפשרות של פיצוצים או הצתה חוזרת. שריפות אלה עלולות להיות קשות לכיבוי בשיטות קונבנציונליות עקב התגובות הכימיות הפנימיות המעורבות. הן עלולות גם לשחרר אדים רעילים וקורוזיביים, ולהוות סכנות נוספות.
מקורות ההצתה הרבים הפוטנציאליים של סוללות ליתיום-יון, החל מתקלות חשמליות ועד לנזק פיזי וחשיפה תרמית, מדגישים את הצורך באמצעי בטיחות מקיפים לאורך כל מחזור החיים של סוללות אלה, החל מייצור ועד שימוש וסילוק/מחזור. מגוון הטריגרים מצביע על כך שמנגנון בטיחות יחיד אינו מספיק. נדרשת גישה רב-שכבתית, המתייחסת לתכנון, בקרת איכות הייצור, נוהלי טיפול המשתמשים ושיטות סילוק מתאימות כדי למזער את הסיכון לבריחה תרמית.
המאפיינים הייחודיים של שריפות סוללות ליתיום-יון, במיוחד עוצמתן, שחרור הגזים הדליקים והקושי בכיבויין, מציבים אתגר משמעותי לאסטרטגיות כיבוי אש מסורתיות ומחייבים פיתוח טכניקות וציוד כיבוי אש מיוחדים. בניגוד לשריפות הכוללות חומרים דליקים נפוצים, שריפות סוללות ליתיום-יון דורשות חומרים וטקטיקות כיבוי שונות עקב התגובות הכימיות המתמשכות בתוך תאי הסוללה. זה מחייב מחקר בשיטות כיבוי יעילות והכשרת כבאים להתמודדות עם סוגי שריפות ספציפיים אלה.
השוואה בין סיכוני שריפה מסוללות ליתיום-יון לסיכוני שריפה "מסורתיים"
מקורות ההצתה של סוללות ליתיום-יון שונים לעתים קרובות מאלה של חומרים דליקים מסורתיים. בעוד שסיכוני אש מסורתיים כוללים לרוב מקורות הצתה חיצוניים הפועלים על חומרים דליקים, שריפות סוללות ליתיום-יון יכולות להתחיל באופן פנימי עקב בריחה תרמית, מה שמדגיש הבדל מרכזי באופי הסיכון הבסיסי ומחייב אמצעי מניעה ותגובה שונים. שריפת בנזין מתחילה בניצוץ או להבה חיצוניים. שריפת סוללת ליתיום-יון יכולה להתחיל מתוך סוללה שלכאורה תקינה עקב קצרים פנימיים או התחממות יתר, מה שהופך את הגילוי המוקדם והמניעה למאתגרים יותר.
קצב התפשטות האש ושחרור החום משתנים גם הם. שריפות סוללות ליתיום-יון עלולות להתפתח במהירות ולשחרר חום רב תוך זמן קצר. מוצרי הבעירה של סוללות ליתיום-יון עשויים להיות דליקים ורעילים יותר מאלה של חומרים מסוימים מסורתיים, ולהכיל גזים כמו מימן פלואוריד. שיטות כיבוי אש מסורתיות, כגון באבקה יבשה עשויות להיות פחות יעילות בכיבוי שריפות סוללות ליתיום-יון ויכולות אפילו להגביר את עוצמתן או ליצור תגובות מסוכנות. יתר על כן, קיים פוטנציאל להצתה חוזרת בשריפות סוללות ליתיום-יון עקב החום הכלוא והתגובות הכימיות המתמשכות בתוך התאים.
הפוטנציאל לאדים רעילים והצתה חוזרת הקשורים לשריפות סוללות ליתיום-יון מצביע על כך שגישות כיבוי אש מסורתיות עשויות להיות פחות יעילות ואף עלולות להוות סיכונים נוספים לכבאים, ומדגיש את הצורך בהכשרה ופרוטוקולים מיוחדים לטיפול בסכנות מתעוררות אלה. כיבוי על בסיס מים סטנדרטי עשוי שלא להספיק לשריפות סוללות ליתיום-יון ואף עלול להחמיר את המצב על ידי יצירת נגר רעיל (או ליתר דיוק נֶגֶר עִלִּי, באנגלית: Surface Runoff מתייחס לזרימת מים על פני הקרקע. נגר נוצר כאשר מים אינם מצליחים לחלחל (להיספג) אל תוך הקרקע, וזורמים במקום זאת על פניה) נדרשת מודעות להיות מצוידים בידע ובכלים לטיפול בבטחה וביעילות בשריפות אלה, כולל הבנת הפוטנציאל לשחרור גזים רעילים והצתה חוזרת.
להלן טבלה המציגה השוואה של מאפיינים ותכונות הקשורות לבטיחות אש בין שלושה סוגי חומרים/מצבים - חומרים ביתיים נפוצים, בנזין וסוללת ליתיום-יון:
