Keamanan baterai litium selalu menjadi perhatian di industri. Karena struktur materialnya yang khusus dan lingkungan pengoperasian yang kompleks, jika terjadi kecelakaan kebakaran akan menyebabkan kerusakan peralatan, kerugian harta benda, dan bahkan korban jiwa. Setelah terjadi kebakaran baterai litium, pembuangannya sulit dilakukan, memerlukan waktu lama, dan sering kali menimbulkan gas beracun dalam jumlah besar. Oleh karena itu, pemadaman api yang tepat waktu dapat mengendalikan penyebaran api secara efektif, menghindari kebakaran besar, dan memberikan lebih banyak waktu bagi personel untuk melarikan diri.

Selama proses pelarian termal baterai lithium-ion, asap, api, dan bahkan ledakan sering terjadi. Oleh karena itu, pengendalian masalah pelarian dan difusi termal menjadi tantangan utama yang dihadapi produk baterai litium dalam proses penggunaannya. Memilih teknologi pemadaman api yang tepat dapat mencegah penyebaran lebih lanjut dari pelepasan panas baterai, yang sangat penting untuk menekan terjadinya kebakaran.

Artikel ini akan memperkenalkan alat pemadam kebakaran umum dan mekanisme pemadaman yang saat ini tersedia di pasaran, dan menganalisis kelebihan dan kekurangan berbagai jenis alat pemadam kebakaran.

Jenis Alat Pemadam Kebakaran

Saat ini alat pemadam api yang beredar di pasaran terutama terbagi menjadi alat pemadam api gas, alat pemadam api berbahan dasar air, alat pemadam api aerosol, dan alat pemadam api bubuk kering. Di bawah ini pengenalan kode dan ciri-ciri masing-masing jenis alat pemadam kebakaran.

Perfluoroheksana: Perfluorohexane telah terdaftar dalam inventaris PFAS OECD dan US EPA. Oleh karena itu, penggunaan perfluorohexane sebagai bahan pemadam kebakaran harus mematuhi undang-undang dan peraturan setempat dan berkomunikasi dengan badan pengatur lingkungan. Karena produk perfluoroheksana dalam dekomposisi termal adalah gas rumah kaca, maka tidak cocok untuk penyemprotan jangka panjang, dosis besar, dan terus menerus. Disarankan untuk menggunakannya bersamaan dengan sistem semprotan air.

Trifluorometana:Agen trifluorometana hanya diproduksi oleh beberapa produsen, dan tidak ada standar nasional khusus yang mengatur jenis agen pemadam kebakaran ini. Biaya pemeliharaannya tinggi sehingga penggunaannya tidak disarankan.

Heksafluoropropana:Bahan pemadam ini rentan merusak perangkat atau peralatan saat digunakan, dan Potensi Pemanasan Global (GWP) yang dimilikinya relatif tinggi. Oleh karena itu, hexafluoropropane hanya dapat digunakan sebagai bahan pemadam api transisi.

Heptafluoropropana:Karena efek rumah kaca, hal ini secara bertahap dibatasi oleh berbagai negara dan akan menghadapi penghapusan. Saat ini, agen heptafluoropropana telah dihentikan, yang akan menimbulkan masalah dalam pengisian ulang sistem heptafluoropropana yang ada selama pemeliharaan. Oleh karena itu, penggunaannya tidak dianjurkan.

Gas Inert:Termasuk IG 01, IG 100, IG 55, IG 541, diantaranya IG 541 lebih banyak digunakan dan diakui secara internasional sebagai bahan pemadam api yang ramah lingkungan dan ramah lingkungan. Namun memiliki kelemahan yaitu biaya konstruksi yang tinggi, permintaan tabung gas yang tinggi, dan penggunaan ruang yang besar.

Agen Berbasis Air:Alat pemadam api kabut air halus banyak digunakan dan memiliki efek pendinginan terbaik. Hal ini terutama karena air memiliki kapasitas panas spesifik yang besar, yang dapat dengan cepat menyerap panas dalam jumlah besar, mendinginkan zat aktif yang tidak bereaksi di dalam baterai, sehingga menghambat kenaikan suhu lebih lanjut. Namun, air menyebabkan kerusakan signifikan pada baterai dan tidak bersifat isolasi, sehingga menyebabkan korsleting baterai.

Aerosol:Karena ramah lingkungan, tidak beracun, berbiaya rendah, dan perawatannya mudah, aerosol telah menjadi bahan pemadam kebakaran yang umum. Namun, aerosol yang dipilih harus mematuhi peraturan PBB dan undang-undang serta peraturan setempat, dan sertifikasi produk nasional setempat diperlukan. Namun, aerosol tidak memiliki kemampuan pendinginan, dan selama penerapannya, suhu baterai tetap relatif tinggi. Setelah bahan pemadam api berhenti keluar, baterai rentan menyala kembali.

Efektivitas Alat Pemadam Kebakaran

Laboratorium Utama Ilmu Kebakaran Negara di Universitas Sains dan Teknologi Tiongkok melakukan penelitian yang membandingkan efek pemadaman api dari alat pemadam kebakaran bubuk kering ABC, heptafluoropropana, air, perfluoroheksana, dan CO2 pada baterai lithium-ion 38A.

Perbandingan Proses Pemadam Kebakaran

Bubuk kering ABC, heptafluoropropana, air, dan perfluoroheksana semuanya dapat dengan cepat memadamkan api baterai tanpa menyalakannya kembali. Namun, alat pemadam api CO2 tidak dapat memadamkan api baterai secara efektif dan dapat menyebabkan penyalaan kembali baterai.

Perbandingan Hasil Pemadaman Kebakaran

Setelah pelarian termal, perilaku baterai litium di bawah pengaruh alat pemadam kebakaran secara kasar dapat dibagi menjadi tiga tahap: tahap pendinginan, tahap kenaikan suhu yang cepat, dan tahap penurunan suhu yang lambat.

Tahap pertamamerupakan tahap pendinginan, dimana suhu permukaan baterai menurun setelah bahan pemadam api dilepaskan. Hal ini terutama disebabkan oleh dua alasan:

• Ventilasi baterai: Sebelum pelepasan panas baterai litium-ion, sejumlah besar alkana dan gas CO2 terakumulasi di dalam baterai. Ketika baterai mencapai batas tekanannya, katup pengaman terbuka, melepaskan gas bertekanan tinggi. Gas ini membawa zat aktif di dalam baterai sekaligus memberikan efek pendinginan pada baterai.
• Efek alat pemadam api: Efek pendinginan alat pemadam api terutama berasal dari dua bagian: penyerapan panas selama perubahan fasa dan efek isolasi kimia. Penyerapan panas perubahan fasa secara langsung menghilangkan panas yang dihasilkan oleh baterai, sedangkan efek isolasi kimia secara tidak langsung mengurangi pembentukan panas dengan menghentikan reaksi kimia. Air mempunyai efek pendinginan yang paling signifikan karena kapasitas panas spesifiknya yang tinggi, sehingga memungkinkannya menyerap panas dalam jumlah besar dengan cepat. Perfluorohexane menyusul, sedangkan bubuk kering HFC-227ea, CO2, dan ABC tidak menunjukkan efek pendinginan yang signifikan, hal ini terkait dengan sifat dan mekanisme alat pemadam kebakaran.

Tahap kedua adalah tahap kenaikan suhu yang cepat, dimana suhu baterai naik dengan cepat dari nilai minimum ke puncaknya. Karena alat pemadam kebakaran tidak dapat sepenuhnya menghentikan reaksi penguraian di dalam baterai, dan sebagian besar alat pemadam kebakaran memiliki efek pendinginan yang buruk, suhu baterai menunjukkan tren kenaikan yang hampir vertikal untuk berbagai alat pemadam kebakaran. Dalam waktu singkat, suhu baterai naik hingga mencapai puncaknya.

Pada tahap ini, terdapat perbedaan yang signifikan dalam efektivitas berbagai alat pemadam kebakaran dalam menghambat kenaikan suhu baterai. Efektivitas dalam urutan menurun adalah air > perfluorohexane > HFC-227ea > ABC bubuk kering > CO2. Ketika suhu baterai naik perlahan, waktu respons untuk peringatan kebakaran baterai lebih lama dan waktu reaksi lebih lama bagi operator.

Kesimpulan

1. CO2: Alat pemadam kebakaran seperti CO2, yang utamanya bekerja dengan cara mencekik dan mengisolasi, memiliki efek penghambatan yang buruk pada kebakaran baterai. Dalam penelitian ini, fenomena penyalaan kembali yang parah terjadi dengan CO2, sehingga tidak cocok untuk kebakaran baterai litium.
2. ABC Dry Powder / HFC-227ea: Bubuk kering ABC dan alat pemadam api HFC-227ea, yang terutama bekerja melalui isolasi dan penekanan bahan kimia, sebagian dapat menghambat reaksi berantai di dalam baterai sampai batas tertentu. Efeknya sedikit lebih baik daripada CO2, tetapi karena tidak memiliki efek pendinginan dan tidak dapat sepenuhnya memblokir reaksi internal di dalam baterai, suhu baterai masih meningkat dengan cepat setelah alat pemadam api dilepaskan.
3. Perfluorohexane: Perfluorohexane tidak hanya menghalangi reaksi internal baterai tetapi juga menyerap panas melalui penguapan. Oleh karena itu, efek penghambatannya terhadap kebakaran baterai jauh lebih baik dibandingkan alat pemadam kebakaran lainnya.
4. Air: Di antara semua alat pemadam kebakaran, air memiliki efek pemadaman api yang paling nyata. Hal ini terutama karena air memiliki kapasitas panas spesifik yang besar, sehingga memungkinkannya menyerap panas dalam jumlah besar dengan cepat. Hal ini mendinginkan zat aktif yang tidak bereaksi di dalam baterai, sehingga menghambat kenaikan suhu lebih lanjut. Namun, air menyebabkan kerusakan signifikan pada baterai dan tidak memiliki efek isolasi, sehingga penggunaannya harus sangat hati-hati.

Apa yang Harus Kita Pilih?

Kami telah mensurvei sistem proteksi kebakaran yang digunakan oleh beberapa produsen sistem penyimpanan energi yang saat ini beredar di pasaran, terutama menggunakan solusi pemadaman kebakaran berikut:

• Perfluoroheksana + Air
• Aerosol + Air

Hal ini dapat dilihat bahwaagen pemadam kebakaran yang sinergis adalah tren utama bagi produsen baterai litium. Mengambil Perfluorohexane + Air sebagai contoh, Perfluorohexane dapat dengan cepat memadamkan api terbuka, memfasilitasi kontak kabut air halus dengan baterai, sedangkan kabut air halus dapat mendinginkannya secara efektif. Operasi kooperatif memiliki efek pemadaman dan pendinginan api yang lebih baik dibandingkan dengan menggunakan bahan pemadam api tunggal. Saat ini, Peraturan Baterai Baru UE mengharuskan label baterai di masa depan menyertakan bahan pemadam kebakaran yang tersedia. Produsen juga perlu memilih bahan pemadam kebakaran yang sesuai berdasarkan produk, peraturan setempat, dan efektivitasnya.