Lithium-ion batteri svigt og hævelse¶

Genopladelig lithium-ion og lithium-polymer (LiPo)-pose og cylindriske batterier driver næsten enhver moderne bærbar enhed: smartphones, bærbare computere, tablets, USB-strømbanker, vapes, ledningsfrit elværktøj og elektriske cykler eller scootere. Når disse celler med høj energitæthed udsættes for fysisk påvirkning, fabrikationsfejl, alvorlig ældning med dybdeafladning eller overopladning med ucertificerede mursten, nedbrydes deres indre elektrolytter. Denne nedbrydning får batteriposen til at svulme op som en tæt ballon ("krydret pude") og kan eskalere til en ukontrollerbar, selvoxiderende 1.000 grader Celsius (1.832 grader Fahrenheit) kemisk blæselampebrand kendt som termisk løbsk.

Fordi en lithium-ion-celle genererer sin egen interne ilt, når dens metaloxid-katode nedbrydes, kan et brændende batteri ikke kvæles ved at afbryde luft, det kan brænde selv under vandet eller inde i en lukket gryde, mens det udlufter skyer af giftigt, brændbart hydrogenfluorid (\(HF\)) og kuliltegas. At vide, hvordan man sætter en opsvulmet telefon eller bærbar i karantæne uden at punktere posen, hvordan man afkøler en lille enhedsbrand i forhold til at evakuere en e-cykelbatteribrand, og hvor man skal bortskaffe beskadigede batterier, forhindrer lovligt husbrande og giftig indånding.

Do this now¶

Hvis du opdager et hævet, overophedet, hvæsende eller rygende lithium-ion-batteri i dit hjem, køretøj eller kontor, skal du udføre disse seks trin med det samme:

1. Hvis batteriet aktivt hvæser, popper, udsender hvid/grå røg eller lugter af sød kemisk neglelakfjerner, EVAKUER straks: Forsøg ikke at tage en hvæsende eller rygende enhed op med dine bare hænder; en posecelle, der er ved at trænge ind i termisk løbsk, udstråler en 1.000°C (1.832°F) retningsbestemt blæseflamme inden for få sekunder efter det første hvæsen. Få alle personer og kæledyr ud af rummet, luk døren bag dig for at indeholde giftig hydrogenfluorid røg, og ring til dit lokale alarmnummer (911 i USA og Canada, 112 i hele EU, 999 i Storbritannien) via vores alarmnumre bibliotek.
2. Hvis batteriet er hævet ("hævet"), men koldt og støjsvagt, skal du tage ladekablet ud af væggen FØRST: Tag strømadapteren ud af stikkontakten i stedet for at rykke stramt i en varm stikport, der er knyttet til den hævede enhed. Tilslut aldrig en opsvulmet bærbar eller telefon igen "bare i ti minutter for at sikkerhedskopiere billeder", da opladningsspænding er den #1-udløser, der gør en opsvulmet pose til en aktiv ild.
3. Sluk for enheden forsigtigt uden at klemme skærmen eller pegefeltet: Hvis skærmen reagerer, skal du lukke enheden helt ned, så elektrisk strøm holder op med at strømme gennem den belastede celle. Du må ikke smække et opsvulmet laptoplåg eller trykke ned på en løftende telefonglasskærm for at "klikke den på plads igen", hvilket kan knuse den interne separator og forårsage en øjeblikkelig kortslutning.
4. Punkér aldrig, prik eller prøv aldrig at "lufte gassen" ud af et hævet batteri: Stik aldrig i en hævet batteripose med en stift, kniv eller skruetrækker for at slippe gassen ud, og lirk aldrig et sammenlimet hævet batteri ud af en telefonramme ved hjælp af en flad metalskruetrækker eller smørkniv. At gennembore den tynde aluminiumslaminatpose kortslutter anoden og katoden sammen og udsætter lithiumforbindelser for fugt i luften, hvilket antænder en øjeblikkelig jetflamme i dit ansigt.
5. Sæt den koldt opsvulmede enhed i karantæne udendørs i en metalbeholder med tørt sand: Iført sikkerhedsbriller og tykt læder eller arbejdshandsker, bær den slukkede enhed udendørs (aldrig gennem en overfyldt gang eller elevator, hvis den er varm) og anbring den på bar beton, terrassesten eller inde i en metalspand/kogegryde halvfyldt med **klumpet sand, i det mindste ikke-klumpet sand, i det mindste ikke-klumpet sand, i det mindste ikke-klumpet sand, 3 meter (10 fod) væk fra vægge, dæk og biler.
6. Hvis en lille telefon eller tablet brænder indendørs og kan slukkes sikkert, skal den oversvømmes med store mængder vand: I modsætning til fedtbrande (hvor vand er forbudt) eller solide metalliske lithium-metal primære batterier, undertrykkes standard genopladelige lithium-ion elektronikbrande ved at **gennembløde med udblødning med en vandstråle, klosende vand fra en vandstråle eller en vandstråle. cellerne under deres 150°C (302°F) runaway-tærskel (kun efter at have taget stikket ud af væg-vekselstrøm). For store e-cykel- eller scooterbatteripakker skal du ikke bekæmpe ilden, evakuer straks.

flowchart TD
    A["Lithium-ion batteri anomali registreret"] --> B{"Hvæsende, rygende, sød opløsningsmiddellugt eller varm?"}
    B -->|"Ja (forestående eller aktiv løbsk)"| C["Rør ikke ved enheden; Evakuer værelse og luk døren"]
    C --> D{"Stort batteri til elcykel/scooter eller lille telefon?"}
    D -->|"Stor E-Bike / Power Wall"| E["Evakuer bygning med det samme; Ring til brandvæsenet (911/112/999)"]
    D -->|"Lille unplugged telefon på gulvet"| F["Oversvømmelse med kontinuerlige liter vand fra sikker afstand + Ring 911"]
    B -->|"Nej (hævet/bulende sag, men koldt og stille)"| G["Tag straks opladeren ud af stikkontakten"]
    G --> H["Sluk forsigtigt enheden; Undgå at klemme eller lukke låget"]
    H --> I["Flyt udendørs ind i metalspand med tørt sand"]
    I --> J["Tag til certificeret farligt batteriaflevering (aldrig husholdningsaffald)"]

Sådan genkender du tidlige advarselstegn på et defekt lithiumbatteri¶

Lithium-ion polymer (pose) batterier og cylindriske celler giver distinkte fysiske, termiske og olfaktoriske advarselstegn dage eller uger før katastrofale fejl.

Enhedssymptom og fareniveau sammenligningstabel¶

Fysikken og kemien ved termisk løbsk (hvorfor lithium-ion-brande er unikke)¶

At forstå, hvorfor en lithium-ion-brand opfører sig anderledes end en brænde af træ, papir eller køkkenfedt, forklarer, hvorfor standard-brandkvælningsteknikker mislykkes:

1. Trin 1: SEI-lagnedbrydning (80°C til 120°C / 176°F til 248°F): Inde i en sund lithium-ion-celle dækker en mikroskopisk passiverende film kaldet Solid Electrolyte Interphase (SEI) grafitanoden. Hvis batteriet er punkteret, knust, overopladet eller efterladt på et brændende bilinstrumentbræt, passerer temperaturen 80°C, og det beskyttende SEI-lag opløses, hvilket udløser en eksoterm reaktion mellem den blottede lithium-interkalerede anode og det flydende organiske opløsningsmiddel.
2. Trin 2: Nedsmeltning af polymerseparator (130°C til 150°C / 266°F til 302°F): En papirtynd mikroporøs polyethylen/polypropylenmembran (kun 12 til 25 mikrometer tyk, tyndere end plastfolie) er den eneste barriere, der forhindrer hele den positive anode-katode i at røre ved. Ved 135°C (275°F) smelter denne plastikseparator fuldstændigt, hvilket forårsager en massiv intern kortslutning i hele området.
3. Trin 3: Katode-iltfrigivelse og selvopretholdende runaway (180°C til 1.000°C / 356°F til 1.832°F): Når varmen stiger over 180°C, deponerer metaloxidkatoden (såsom lithium-koboltoxid, nikkel/NMC-kobalt eller NMC-kobalt) kemisk, cobal/NMC-kobalt og mangan. frigiver ren molekylær oxygen (\(O_2\)) inde i den forseglede celle. Fordi batteriet nu indeholder sin egen interne iltforsyning + kogende brændbart kulbrinte-opløsningsmiddel brændstof + en 500°C antændelseskilde, bryder det ud i en selvfødende blæseflamme.
   • Hvorfor kvælning ikke stopper reaktionen: Selvom du begraver et løbsk lithium-ion-batteri under et brandtæppe, skum, CO2 eller bagepulver, fortsætter cellen sin eksotermiske kemiske reaktion inde i bunken, indtil al dens oplagrede elektriske og kemiske energi er brugt, og i det øjeblik, tæppet løftes, genantændes de overophedede brændbare luftgasser i kontakt med rummet.
4. Trin 4: Giftig hydrogenfluorid (\(HF\)) Afgasning: Elektrolytsaltet, der bruges i næsten alle kommercielle lithium-ion-batterier, er Lithiumhexafluorphosphat (\(LiPF_6\)). Når det udsættes for ild og fugt, nedbrydes det til hydrogenfluorid (\(HF\)) gas (som bliver til ætsende hydrofluoric acid ved berøring af den fugtige slimhinde i menneskelige lunger og hornhinder), sammen med phosphorylfluorid (\(POF_3\)), kulilte (\(HCN\)\() og brint (\)HCN$$). Indånding af selv et par lunger af tæt hvid batterirøg i et lukket rum kan forårsage dødelig kemisk lungeskade og systemisk fluorforgiftning.

Sådan slukkes eller begrænses en lithium-ion brand sikkert¶

Brandtjenestetest af National Fire Protection Association (NFPA), UL Solutions (UL 9540A) og Federal Aviation Administration (FAA) etablerer klare protokoller for små forbrugerelektronik kontra store mobilitetspakker.

Sammenligning af brandslukningsmetode: Lithium-Metal vs Lithium-Ion¶

En udbredt myte på internettet hævder "Du må aldrig hælde vand på en telefon eller laptops batteri, fordi lithium eksploderer i vand." Denne myte forveksler primære ikke-genopladelige lithium-metal-batterier (som indeholder solid elementær metallisk lithiumfolie) med **genopladelige lithium-ion-batterier ** (som kun indeholder metalliske lithium-nul-lithium-batterier ** (som kun indeholder mellemmetalliske lithium-lithium-batterier) grafit og metaloxider).

FAA "Cool and Submerge"-protokollen til brande på små enheder¶

Når en smartphone, tablet eller vape-pen brænder inde i en kommerciel passagerkabine, trænes stewardesserne af Federal Aviation Administration (FAA) til at udføre en specifik sekvens i tre trin (som du kan tilpasse derhjemme kun hvis enheden er lille, ikke tilsluttet, og du kan undgå at indånde røgen):

1. Trin 1: Træk stikket ud og sluk omgivende flammer: Hvis enheden er tilsluttet en stikkontakt, skal du tage ledningen ud af væggen (eller slukke for strømafbryderen), så der ikke er strømførende 120V/230V AC husholdningselektricitet til stede. Hvis tilstødende papir eller sengetøj er gået i brand, skal du slå ilden ned med en ABC-slukker eller vand.
2. Trin 2: Dryp konstant med vand for at afkøle batterikernen: Hæld en kande, en spand eller en kontinuerlig strøm af vand direkte på den brændende telefon eller laptop fra armslængde (aldrig isterninger, som isolerer varmen i stedet for at strømme ind i kabinettet). Forvent lidt sus og damp, når vandet rammer 600°C metalhuset; fortsæt med at hælde vand, indtil al rygning og hvæsende stopper helt.
3. Trin 3: Lad være uforstyrret i 15 minutter, og flyt derefter udendørs i en neddykket spand/sandspand: Vent 10 til 15 minutter, så cellerne er kølet af, og brug derefter en lang metalgrilltang eller -skovl og tykke handsker til at placere den brændte enhed i en metalspand fyldt med vand eller vådt sand udendørs, fordi - batterier ofte er batterier fra hjemmet, timer senere**.

Sikker karantæne og bortskaffelse af et opsvulmet ("krydret pude") batteri¶

Hvis du åbner en skrivebordsskuffe og finder en gammel smartphone, PSP/Nintendo håndholdt, MacBook eller USB powerbank, hvis batteri er pustet op som en pude, gå ikke i panik. Et koldt, hvilende hævet batteri, der sidder i en skuffe, er ikke ved at eksplodere i løbet af de næste ti sekunder, medmindre du taber det, punkterer det eller sætter det i en oplader.

Trin-for-trin karantæne og transportvejledning¶

1. Forsøg IKKE at fjerne gør-det-selv-batteri på en hævet, indlimet telefon eller tablet: Moderne smartphones, iPads og tynde bærbare computere limer deres bløde folie-batteriposer direkte til aluminiumsrammen med højstyrke, selvklæbende trækflige. Når et batteri er hævet, strækkes dets folieskind papirtyndt under gastryk; forsøger du at lirke den af ​​klæbemidlet med en spudger, kreditkort eller varmepistol, bøjer den opsvulmede pose og får den ofte til at bryde i flammer lige på dit arbejdsbord. Efterlad det opsvulmede batteri inde i metalenhedens chassis (eller tag hele enheden med til en producent-autoriseret servicebar som en Apple Store eller uBreakiFix udstyret med sandspande, der beskytter mod brand).
2. Tapeeksponerede metalterminaler: Hvis det er en aftagelig batteripakke, skal de elektriske guld/kobberkontaktpuder dækkes med gennemsigtigt pakningstape eller ikke-ledende elektrisk tape (aldrig metallisk gaffatape).
3. Pak i en isoleret sand/vermiculitspand, indtil du kan køre til afleveringsstedet: Placer enheden fladt inde i en metalgryde eller -spand med 5 centimeter (2 tommer) tørt sand, kattegrus eller vermiculit, og sæt den udendørs på et skyggefuldt, regnbeskyttet sted væk fra brændbare sidespor. Når du kører den til farligt affaldsanlæg, skal du lægge metalspanden i din bagagerum eller lastbil med ruderne revnede.
4. Hvor skal et hævet eller beskadiget batteri tages med (ALDRIG almindelige batterispande):
   • Hvorfor du ikke kan tabe et opsvulmet batteri i en standard "Battery Recycling Box" af pap i et supermarked: Standard uovervågede papindsamlingsrør i dagligvarebutikker eller kontorlobbyer er kun til intakte, ubeskadigede batterier. At tabe en hævet eller beskadiget lithiumpose i en papkasse fuld af andre metalbatterier kan brænde butikken ned.
   • USA og Canada: Gå til Call2Recycle.org og filtrer lokaliseringskortet for lokationer, der håndterer beskadigede/defekte batterier, eller tag det direkte til din kommune/amts Husholdningsaffaldsanlæg (HHW) eller et deltagende Home Depot / Lowe's / Best Buy / Staples kundeservice, **aflever altid batteriet direkte til en **medarbejder, der er kvældet" er hævet"*, så de placerer det med det samme i deres DOT-godkendte CellBlockEX / Vermiculite DDR (Beskadiget, defekt eller tilbagekaldt) brandsikre tromle.
   • Storbritannien, EU og Australien: Tag enheden direkte til et behandlet lokalråd Husholdningsaffaldsgenbrugscenter (HWRC) eller B-cyklus/kommunalt farligt affaldsdepot, og aflever den direkte til vagtpersonalet til placering i den beskadigede lithiumkarantænetromle.

Forebyggelse af lithium-ion-batterifejl derhjemme¶

Følg disse seks daglige vaner anbefalet af UL Standards & Engagement og National Fire Protection Association (NFPA) for at forhindre batterihævelse og brand:

• Oplad aldrig telefoner, tablets eller vapes under din pude, på din seng eller inde i sofapuder: Opladning genererer altid varme; at begrave en opladningstelefon under en pude eller et tæppe fanger 100 % af den varme, indtil batteriet når den termiske nedbrydningstemperatur, mens du sover. Oplad altid enheder på en hård, flad, ikke-brændbar bordplade eller natbord.
• Køb kun UL-certificeret (UL 2849 for e-cykler, UL 2272 for hoverboards/scootere, UL 2056 for powerbanks) udstyr: Over 90 % af fatale e-bike- og scooterbrande involverer ucertificerede eftermarkedsbatterier, renoverede batteripakker, eller billige online-opladere, der erstatter opladere fra tredjeparter. (BMS) overspændingsafskæringskredsløb. Brug kun den nøjagtige originale producents strømadapter bygget til din specifikke batterispænding.
• Stop opladningen, og tag stikket ud, når en el-cykel eller et værktøjsbatteri når 100 %: Lad aldrig store mobilitets- eller elværktøjsbatterier være tilsluttet til opladning uden opsyn natten over, eller mens du er væk på arbejde.
• Opbevar ubrugt elektronik ved 40 % til 50 % opladning (Aldrig 0 % og Aldrig 100 %): At efterlade en gammel bærbar eller telefon i et skab i to år ved 100 % opladning fremskynder elektrolytoxidation og gashævelse; omvendt, hvis et batteri efterlades ved 0 % dødt i flere måneder, tillader cellespændingen at falde til under 2,0 volt, hvilket opløser kobberanodestrømkollektoren i kobbershunts, der kortslutter batteriet, næste gang du tilslutter det.
• Vent 30 minutter, før du oplader et frysende koldt batteri (< 0°C / 32°F): Medbring aldrig et e-cykelbatteri, el-værktøjspakke eller telefon indeni fra en kold vinterkulde, og sæt den direkte i en hurtigoplader. Opladning af et lithium-ion-batteri, mens dets kerne er under 0 grader Celsius (32 grader Fahrenheit) forhindrer lithium-ioner i at trænge glat ind i grafitten og forårsager i stedet permanent metallisk lithiumplettering (dendritnåle) på anodeoverfladen, hvilket opsætter en fremtidig intern kortslutning. Lad først batteriet varme op til stuetemperatur.
• Forlad aldrig powerbanks, vapes eller dashcams i en varm parkeret bil: På en 32°C (90°F) solskinsdag når en lukket bilkabine eller handskerum 60°C til 75°C (140°F til 167°F), hvilket hurtigt bager poseceller til "krydrede puder".

Ofte stillede spørgsmål¶

Kilder tjekket¶

• National Fire Protection Association (NFPA): Lithium-Ion Batterisikkerhed for forbrugere, E-Bike og E-Scooter Brandsikkerhed og NFPA 855 Energy Storage System Standards (USA / International).
• Federal Aviation Administration (FAA): PackSafe Lithium Battery Regulations og SAFO (Safety Alert for Operators) In-Flight Cabin Lithium-Ion Brandbekæmpelsesprocedurer (USA).
• UL-forskningsinstitutter/brandsikkerhedsforskningsinstitut (FSRI): Forståelse og afhjælpning af termisk løbsk og afgasning af lithium-ion-batterier (USA).
• United States Consumer Product Safety Commission (CPSC): Mikromobilitet (E-cykel, E-Scooter, Hoverboard) UL 2849 / UL 2272 sikkerhedsadvarsler og tilbagekaldelser af beskadiget batteri (USA).
• United States Environmental Protection Agency (EPA) & Call2Recycle: Brugte lithium-ion batteristyring, beskadiget/defekt/tilbagekaldt (DDR) batteritransport og sikker genbrugsprotokoller (USA og Canada).
• National Fire Chiefs Council (NFCC) & London Fire Brigade: #ChargeSafe-kampagne: E-Bike and E-Scooter Thermal Runaway Evacuation Guidance (Storbritannien).

Relaterede guider¶

• Ødelagt eller vandskadet telefon
• Husbrand
• Elektrisk ild og gnister
• 3D-printer termisk flugt og brande
• Nødnumre