006.91(075), 621.3.01

Потребность в экологически чистом транспорте обусловливает исследования и разработки новых энергоэффективных источников электрической энергии. В настоящее время широкое применение получили литий-ионные источники, обладающие большой емкостью и длительным сроком службы. Однако, иногда в связи с коротким замыканием, превышением температуры, деформацией и другими воздействиями происходит самовозгорание, приводящее не только к порче аппаратуры (например, взрыв смартфона Samsung Galaxy S6), но и к человеческим жертвам. Случаи самовозгорания могут быть связаны с потерей стабильности сложной электрохимической системы, включающей высокоактивные и токсичные элементы. При достижении температуры ~70°С нарушается защитный слой анода и ионы лития взаимодействуют с электролитом. Выделяющиеся газы воспламеняются и разгоняют неуправляемую реакцию за считаные секунды. В статье рассмотрена возможность повышения стабильности и защищенности литий-ионных электрохимических систем от самовозгорания при их структурировании в батареи герметизированных модулей, находящихся в постоянном тепловом контакте с пожаротушащим агентом, а также за счет оптимизации температурного режима батарейных модулей с помощью оптоэлектронной системы автоматического регулирования. Дистанционный контроль и управление температурой внутри литий-ионного источника осуществляется с помощью оптического пирометра и электронного регулятора при наблюдении через окно, установленное в корпусе литий-ионного источника.

The need for environmentally friendly transport drives the research and development of new energy-efficient sources of electrical energy. Currently, lithium-ion batteries with high capacity and long service life are widely used. However, sometimes due to a short circuit, excess temperature, deformation and other influences, spontaneous combustion occurs, leading not only to equipment damage (for example, the explosion of a Samsung Galaxy S6 smartphones), but also to human casualties. Cases of spontaneous combustion may be associated with loss of stability of a complex electrochemical system, including highly active and toxic elements. When the temperature reaches ~70°C, the protective layer of the anode can be broken and lithium ions interact with the electrolyte. The released gases ignite and accelerate the uncontrollable reaction in a matter of seconds. The paper discusses the possibility of increasing the stability and protection of lithium-ion electrochemical systems from spontaneous combustion when they are structured into batteries of sealed modules that are in constant thermal contact with the fire extinguishing agent, as well as by optimizing the temperature regime of battery modules using an optoelectronic automatic control system. Remote monitoring and control of the temperature inside the lithium-ion module is carried out using an optical pyrometer and an electronic controller when observed through a window installed in the body of the lithium-ion battery.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова»

Афанасьев А.Н., Сазонов М.В. Перспективы развития электротранспорта // Символ науки. 2020. №12-1. С. 29-31.

Елисеев Ю.Н., Мокряк А.В. Анализ пожарной опасности литий-ионных аккумуляторных батарей // Научно-аналитический журнал «Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России». 2020. №3. С. 14-17.

Yuan S. et al. A review of fire-extinguishing agent on suppressing lithium-ion batteries fire. Journal of Energy Chemistry. 2021. V. 62. Pp. 262-280.

Мельник А.А. и др. Обзор огнетушащих средств при тушении литий-ионных батарей // Сибирский пожарно-спасательный вестник. 2021. №2. С. 33-35.

Lithium-ion battery fire extinguishers incorporating fireblock lithium gel. JacTone URL: https://www.jactone.com/fireblock/ (дата обращения 19.01.2024).

Zhang J. et al. Patent-based technological developments and surfactans application of Lithium-ion batteries fire-extinuishing agent. Journal of Energy Chemistry. 2023.

Zhang J. et al. A review of fier-extinguishing agents and fire suppression strategies for litihium-iron batteries fire. Fire Technology. 2022. Pp. 1-42.

Jianxin L.U. et al. Study on fire-extinguishing performance of hydrogel on Lithium-iron-phosphate batteries. Energy Storage Science and Technology. 2022. V. 11. No. 8. Pp. 2637.

Химический предохранитель. Санкт-Петербург. 4 марта 2021. ИА Neftegaz.RU.

RU2717076 C1. Устройство для защиты литий-ионного аккумулятора от возгорания.

Лобушко Е.Ю., Терентьев В.Е. Перспективы внедрения гелевых систем пожаротушения на водный транспорт. Труды Межвузовской научно-практической конференции транспортных вузов «Современные вызовы транспортной отрасли: новые возможности». 27.02.2024. Москва. 2024. C. 7.

Терентьев В.Е. Моделирование электрических цепей и систем с оптико-электронными устройствами. Монография. СПб.: СПГУВК. 2009. 201 с.