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リチウムポリマー電池火災に対する消火効果検証

リチウムイオン蓄電池の火災対策

リチウムイオン蓄電池の火災対策
  • 電源装置外観
    電源装置外観
  • 電源装置内部
    電源装置内部
  • 電源装置内部
    電源装置内部

リチウムイオン蓄電池はエネルギー密度が高く、電解液に危険物を使用している等の理由により、何らかの不具合が発生した場合、火災の直接的な原因となるおそれがあります。ニチボウでは、リチウムイオン蓄電池施設の火災対策としてファイアイレイスをオススメしています。

リチウムイオン二次電池を用いた
蓄電池設備の火災危険要因とリスク

リチウムイオン蓄電池は様々な要因から発熱や発火の危険性が高いです。

漏電・発火
電解液が引火性の液体であるであるため、漏電・発火のリスクがあります。
過電流による発煙・発火
モジュール・組電池において、複数のセルが直列接続され高電圧になります。
熱暴走による発煙・発火・破裂
電池の内部温度の上昇や内部圧力が高まった場合に化学反応による化学物質が放出され、熱暴走がおこるリスクがあります。
発煙・破裂
エネルギー容量が大きく内部抵抗が小さいことから短絡電流が大きく、発煙・破裂のリスクがあります。

リチウムイオン蓄電池設備の消防法上の規制

リチウムイオン蓄電池の電解液は、石油類と同様の火災危険性を有する危険物(引火性液体)であり、大量のリチウムイオン蓄電池を貯蔵又は取り扱う施設については消防法令の規定により危険物施設として一定の防火安全対策を講ずることとされおります。

消防法上の規制について詳しくはこちら

ファイアイレイスによる火災対策

リチウムイオン電池は、一度高温下にさらされると、内部のガスケットの溶融等電池内部の状態が不安定になることから、消火した後も適切に温度を下げる為の措置が必要となります(消火後の電池温度約190℃)。ファイアイレイスはそれらに適応する消火剤を使用しており、リチウムイオン蓄電池施設の火災対策として最適です。

ウォーターミスト

電気絶縁性のある50μmのウォーターミストが火災を瞬時に消火し、効果的な熱吸収力により温度を下げ再着火を防止します。

特徴

燃焼の三要素(熱・燃料・酸素)に同時に作用し効果的に消火します。

【熱に対する効果】
蒸発による気化熱が煙やガスの温度と延焼物の表面温度を下げます。

【酸素に対する効果】
蒸発し水蒸気となり体積膨張することにより空気中の酸素含有量を低下させます。

【燃料に対する効果】
水成膜泡消火薬剤が引火性の高い有機溶媒を覆うことにより火元への燃料の供給を阻止します。

Novec1230

高性能消火剤Novec1230が燃焼反応を抑制し火災を消火。不活性な化学特性の為、二次汚損も少なく環境特性も優れていますので、将来にわたって継続使用が可能です。

特徴

【消火剤による汚損・水損が少ない】
不活性な化学特性の為、二次汚損の心配がありません。

【人体に対する高い安全性】
ガス系消火剤の場合、吸引などによる人体への影響が考えられますが、実使用濃度とNOAEL(無有害性影響量)の差が大きく安全性の高い消火剤です。

【優れた環境特性】
オゾン破壊係数ゼロ、ハロゲン化物消火薬剤と比べ地球温暖化係数は1/1000以下で将来にわたって継続使用が可能です。

消火実験の結果

目的 Lipo電池火災に対する消火効果を検証
(消火剤放出後の上部電池の伝播の有無、温度の比較)
Lipo電池

enRoute(2200mAh 3.7V 25C)

過充電条件 8V 4A
消火剤 FM4.0(ウォーターミスト)、FM4.0(Novecミスト)

試験設備

Lipo電池

Lipo電池発火状況

消火剤放出後のLipo電池状況

Lipo電池に対して、閉鎖空間で過充電し、発火させました。直後、消火剤を放射し、上部電池への伝播の有無、温度変化を確認しました。どちらの消火剤でも、上部電池は発火しませんでした。 上記のことから、ウォーターミスト、Novecミスト、どちらの消火剤もLipo電池火災に対して有効であると考えられます。


ウォーターミスト

消火剤 :ウォーターミスト
ノズル :BOX内1つ(外3つ)
消火剤量 :0.875kg(BOX内)
放射量 :0.0219kg/sec

Novecミスト①

消火剤 :Novecミスト
ノズル :BOX内1つ(外3つ)
消火剤量 :0.875kg(BOX内)
放射量 :0.0230kg/sec

Novecミスト②

消火剤 :Novecミスト
ノズル :BOX内2つ
消火剤量 :3.5kg(BOX内)
放射量 :0.0336kg/sec