Skutki uszkodzenia baterii litowo-jonowej

• Autorzy: Kraus-Namroży Natalia , Brzezińska Dorota

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2024.4.3

Warianty tytułu

EN

Effects of Damage to the Lithium-Ion Bettery

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zainteresowanie urządzeniami zasilanymi przez LiB wciąż rośnie, a wraz z nim pojawiają się pytania dotyczące ich bezpieczeństwa. Celem niniejszego artykułu jest ocena skutków uszkodzenia baterii litowo-jonowej. Metoda badania polegała na mechanicznym uszkodzeniu baterii za pomocą naostrzonego pręta gwintowanego. Z przeprowadzonych badań wynika, że skutki mechanicznego uszkodzenia są bardzo niebezpieczne, gdyż powodują przyrost temperatury baterii, jej pożar, a nawet wybuch. Należy więc przy eksploatacji urządzeń zachować szczególne środki ostrożności oraz prowadzić wielokierunkowe badania baterii LiB, rozpoczynając od ich składu chemicznego , a kończąc na sposobu gaszenia pożaru za pomocą odpowiednio dobranego środka gaśniczego.

EN

Lithium-ion batteries surround us in our everyday lives. Interest in LiB-powered devices continues to grow, and with it comes questions about their safety. The aim of this article was to assess the effects of damage to a lithium-ion battery. The testing method involved mechanical damage to the battery using a sharpened threaded rod. From the study it can be concluded that mechanical damage is very dangerous and leads to an uncontrolled increase in temperature, fire and even explosion. Therefore, special safety measures should be taken and research should be continued on many levels related to LiB batteries, starting with the proper chemical composition of the batteries and ending with the appropriate selection of the extinguishing agent.

Słowa kluczowe

PL

bateria litowo-jonowa; LiB; mgła wodna; tłumienie ognia; uszkodzenie mechaniczne; ucieczka termiczna

EN

lithium-ion battery; LIB; water mist; fire suppression; mechanical damage; thermal runway

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2024
• Tom: T. 55, nr 4
• Strony: 15--19
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kraus-Namroży Natalia

• Katedra Inżynierii Środowiska K95, Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska, Politechnika Łódzka

• https://orcid.org/0000-0002-7509-2849

autor

Brzezińska Dorota

• Katedra Inżynierii Środowiska K95, Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska, Politechnika Łódzka

• https://orcid.org/0000-0003-4615-4454

Bibliografia

• [1] Whittingham, M.S. Chalcogenide Battery. U.S. Patent No. 4,009,052, 22 February 1977.
• [2] Mizushima, K., Jones, P.C., Wiseman, P.J., Goodenough, J.B. 1980. “LixCoO2 (0< x <-1): A new cathode material for batteries of high energy density”. Mater. Res. Bull. (15): 783-789.
• [3] Thackeray, M., David, W., Bruce, P. Goodenough, J.B. 1983. “ Lithium insertion into manganese spinels”. Mater. Res. Bull. (18): 461-472.
• [4] Pacala, S., Socolow, R. 2004. “Stabilization wedges: Solving the climate problem for the next 50 years with current technologies”. Science (305): 968-972
• [5] Ghij M., Nowożyłow W., Moinuddina K., Jozef P. 2020. “A Review of Lithium-Ion Battery Fire Suppression”. Energies (13). 51-117. doi:10.3390
• [6] Tarascon, J.-M., Armand, M. 2001. “Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries”. Nature (414): 359-367.
• [7] Spotnitz, R., Franklin, J. 2003. “Abuse behavior of high-power, lithium-ion cells”. J. Power Sources (113): 81-100.
• [8] Chen, R., Zhang, H., Xie, J., Lin, Y., Yu, J., Chen, L. 2018. “Preparation, Lithium Storage Performance and Thermal Stability of NickelRich Layered LiNi0. 815Co0. 15Al0. 035O2/RGO Composites”. ChemElectroChem. (5): 3176-3182.
• [9] Li, X., Qiao, Y., Guo, S., Jiang, K., Ishida, M., Zhou, H. . 2019. “ANew Type of Li-Rich Rock-Salt Oxide Li2Ni1/3Ru2/3O3 with Reversible Anionic Redox Chemistry”. Adv. Mater. 31:1807825.
• [10] Wang, X., Feng, Z., Huang, J., Deng, W., Li, X., Zhang, H., Wen, Z. 2018. “Graphene-decorated carbon-coated LiFePO4 nanospheres as a high-performance cathode material for lithium-ion batteries”. Carbon (127): 149-157.
• [11] McDowall, J. “Understanding lithium-ion technology. In Proceedings of the Battcon”. Marco Island, FL, USA. 5-7 May 2008.
• [12] Huang, P., Ping, P., Li, K., Chen, H., Wang, Q., Wen, J., Sun, J. 2016.” Experimental and modeling analysis of thermal runaway propagation over the large format energy storage battery module with Li4Ti5O12 anode”. Appl. Energy (183): 659-673.
• [13] Julien, C., Mauger, A., Vijh, A., Zaghib, K. Lithium batteries. 2016. “In Lithium Batteries”. Springer: Cham. Switzerland 29-68.
• [14] Arora, P., Zhang, Z. 2004. “Battery separators”. Chem. Rev.104: 4419-4462.
• [15] Wang, Q., Sun, J., Chen, C. 2006. “Thermal stability of LiPF6/EC + DMC + EMC electrolyte for lithium ion batteries”. Rare Metals 25 (Suppl. 1): 94-99.
• [16] Reif, R.H., Liffers, M., Forrester, N., Peal, K. 2010. “Lithium Battery Safety”. Prof. Safety. 55: 32.
• [17] Beitland, S., Stokland, O., Skaug, V., Skogstad, A., Klingenberg, O. 2006. “Inhalation of fire extinguisher powder”. Eur. J. Trauma. 32: 286-291.
• [18] Larsson, F. 2017. “Lithium-Ion Battery Safety-Assessment by Abuse Testing, Fluoride Gas Emissions And Fire Propagation”. Ph.D. Thesis, Chalmers University of Technology, Göteborg, Sweden.
• [19] Wang, Q., Li, K.,Wang, Y., Chen, H., Duan, Q., Sun, J. 2018. “The efficiency of dodecafluoro-2-methylpentan-3-one on suppressing the lithium ion battery fire”. J. Electrochem. Energy Convers. Storage 15(4): 41-51.
• [20] Wang, Q., Mao, B., Stoliarov, S.I., Sun, J. 2019. “A review of lithium ion battery failure mechanisms and fire prevention strategies”. Prog. Energy Combust. Sci. 73: 95-131.
• [21] Kraus-Namroży N., Brzezińska D. 2022. “Effectiveness of Swirl Water Mist Nozzles for Fire Suppression”. International Journal of Environmental Research and Public Health 19(23):16328.
• [22] Brzezińska D., Kraus-Namroży N. 2020. „Skuteczność gaszenia za pomocą systemu mgły wodnej na przykładzie pożaru pianki poliuretanowej”. Instal (9): 32-36, DOI 10.36119/15.2020.9.5.
• [23] Brzezińska D., Ollesz R., Kraus-Namroży N., Dziubiński M. 2019. „Stałe urządzenia gaśnicze mgłowe w garażach – zasady współpracy z wentylacją strumieniową”. Instal (5): 25-27.
• [24] Joachin, H., Kaun, T.D., Zaghib, K., Prakash, J. 2008. “Electrochemical and Thermal studies of LiFePO4 cathode in lithium-ion cells”. ECS Trans. (6): 11-16.
• [25] McDowall, J. 2014. “A guide to lithium-ion battery safety”. Battcon. 1: 1-23.
• [26] Ruiz, V., Pfrang, A., Kriston, A., Omar, N., van den Bossche, P., Boon-Brett, L. 2018. “A review of international abuse testing standards and regulations for lithium ion batteries in electric and hybrid electric vehicles”. Renew. Sustain. Energy Rev. (81): 1427-1452.
• [27] Feng, X., Ouyang, M., Liu, X., Lu, L., Xia, Y., He, X. 2018 “Thermal runaway mechanism of lithium ion battery for electric vehicles: A review”. Energy Storage Mater. 10 (Suppl. C): 246-267.
• [28] Brzezińska D., Bryant P. 2022. “Performance-Based Analysis in Evaluation of Safety in Car Parks under Electric Vehicle Fire Conditions”. Energies January: 1-18.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).