การเกิดเพลิงไหม้ของ Lithium-Ion Battery (Li-ion Battery Fire) และกลไก Thermal Runaway

โครงสร้างพื้นฐานของ Lithium-Ion Battery

แบตเตอรี่ Lithium-ion ประกอบด้วยองค์ประกอบหลักดังนี้:

• Anode (ขั้วลบ) – มักทำจาก Graphite ทำหน้าที่เก็บ Lithium ions ระหว่างการชาร์จ

• Cathode (ขั้วบวก) – ทำจากสารประกอบโลหะ เช่น Lithium Cobalt Oxide (LiCoO₂), Lithium Iron Phosphate (LiFePO₄)

• Electrolyte (สารอิเล็กโทรไลต์) – เป็นของเหลวไวไฟ ช่วยให้ Lithium ions เคลื่อนที่ระหว่างขั้ว

• Separator (แผ่นกั้น) – เป็นแผ่นบางป้องกันไม่ให้ขั้วบวกและขั้วลบสัมผัสกันโดยตรง

• Battery casing (โครงสร้างภายนอก) – ป้องกันความเสียหายทางกายภาพ

สาร Electrolyte เป็นส่วนที่สำคัญมาก เนื่องจากมีคุณสมบัติไวไฟสูง และเป็นแหล่งเชื้อเพลิงหลักเมื่อเกิดไฟไหม้

แบตเตอรี่ลิเธี่ยม (Lithium Battery) หรือ แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน (Lithium Ion Battery) คือ ชื่อตามการกักเก็บพลังงานในลิเธี่ยมไออน (Li-ion)  โดยการสร้างศักย์ไฟฟ้าให้เกิดขึ้นระหว่างขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่และคั่นด้วยฉนวนที่เรียกว่าตัวคั่น(Separator)

สาเหตุหลักของการเกิดเพลิงไหม้

การเกิดเพลิงไหม้ Lithium-ion Battery มักเกิดจากความล้มเหลวภายในที่นำไปสู่ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า:

Thermal Runaway (ปฏิกิริยาความร้อนแบบควบคุมไม่ได้)

Thermal Runaway คือปฏิกิริยาลูกโซ่ที่อุณหภูมิของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและไม่สามารถควบคุมได้ จนเกิดไฟไหม้หรือระเบิด

สาเหตุที่ทำให้เกิด Thermal Runaway ได้แก่ ความเสียหายทางกายภาพ (Mechanical Damage)

เช่น

• การลัดวงจร (Short Circuiting)

• การเจาะ การบีบอัด การกระแทก การชน (Crush or Penetration or Damage)

• การอัดไฟฟ้ามากเกินไป (Overcharging)

• การให้ความร้อน หรือ โดนความร้อนมากๆ (Overheating or Heat Tranfer) 

ผลที่เกิดขึ้น:

Separator ฉีกขาด → เกิด Internal short circuit → เกิดความร้อนสูงทันที อุณหภูมิไฟอาจสูงถึง: 800–1200°C 

ลักษณะเฉพาะของไฟ Lithium-ion Battery

แตกต่างจากไฟทั่วไปดังนี้:

**ไม่ต้องใช้ออกซิเจนจากภายนอก**

เพราะมีการสร้าง Oxygen ออกจาก Cathode ได้เอง จึงทำให้ไฟดับยาก

**สามารถลุกติดขึ้นมาใหม่ (Reignite) ได้**

แม้ดับไฟแล้ว แต่ความร้อนภายในยังมีอยู่อาจกลับมาติดไฟอีกครั้ง

**เกิด Chain Reaction ได้ง่ายกว่าเชื้อเพลิงทั่วไป**

ใน battery pack เซลล์หนึ่งไหม้ สามารถ→ ลามไปเซลล์อื่น

เรียกว่า: Thermal propagation

**ก๊าซอันตรายที่เกิดขึ้น**

เมื่อ Lithium-ion battery ไหม้ จะปล่อยก๊าซพิษ เช่น:

• Hydrogen fluoride (HF) – อันตรายสูงมาก

• Carbon monoxide (CO)

• Carbon dioxide (CO₂)

• Toxic vapors

ก๊าซ HF สามารถทำลาย:

• ปอด

• เนื้อเยื้อในโพรงจมูก เมื่อสูดดม

• ผิวหนัง

• ดวงตา

• สามารถทำให้เสียชีวิตได้เมื่อสูดดมหรือได้รับก๊าซเป็นจำนวนมาก

1.หลักการป้องกันทางตรง (Direct Prevention) 

เป็นการป้องกันที่ตัว Battery โดยตรง เพื่อไม่ให้เกิด Thermal Runaway 

1.1 การควบคุมอุณหภูมิ (Temperature Control)

แนวทาง:

• รักษาอุณหภูมิใช้งานที่ 15–30°C

• หลีกเลี่ยงอุณหภูมิสูงเกิน 45°C

• ห้ามเก็บในพื้นที่ร้อน เช่น:

  • กลางแดด

  • ห้องไม่มี ventilation

  • ใกล้แหล่งความร้อน

ระบบที่ใช้:

• HVAC system

• Cooling system

• Thermal monitoring sensor

เหตุผล:
ความร้อนเป็น trigger หลักของ Thermal Runaway

1.2 ใช้ Battery Management System (BMS)

BMS ทำหน้าที่:

• ป้องกัน Overcharge

• ป้องกัน Over-discharge

• ป้องกัน Overcurrent

• ตรวจจับ Over-temperature

และจะ:

• ตัดวงจรอัตโนมัติ

• หยุด charging

• แจ้ง alarm

BMS ถือเป็น protection layer ที่สำคัญที่สุด

1.3 ใช้ Charger ที่ถูกต้อง

ข้อห้าม:

• ห้ามใช้ charger ที่ไม่ได้มาตรฐาน

• ห้ามใช้ charger ที่แรงดันไม่ตรง

• ห้าม modify charger

เพราะ Overvoltage ทำให้เกิด Thermal Runaway ได้

1.4 ป้องกันความเสียหายทางกายภาพ

ต้องหลีกเลี่ยง:

• การตก

• การกระแทก

• การเจาะ

• การบีบอัด

เพราะจะทำให้เกิด Internal short circuit

1.5 ตรวจสอบสภาพ Battery อย่างสม่ำเสมอ

หากพบ:

• Battery บวม

• Battery ร้อนผิดปกติ

• มีกลิ่น

• มีควัน

ต้องหยุดใช้งานทันที

2. การป้องกันทางอ้อม (Indirect Prevention)

เป็นการลดโอกาสการลุกลาม และลดความเสียหาย หาก Battery เกิดไฟไหม้

2.1 การติดตั้งระบบ Fire Detection

เช่น:

• Smoke detector

• Heat detector

• Gas detector (HF, CO)

เพื่อแจ้งเตือนตั้งแต่ระยะเริ่มต้น

2.2 การติดตั้งระบบ Fire Suppression สำหรับดับเพลิงขั้นรุนแรง

ระบบที่แนะนำ:

• Automatic sprinkler system

• Water spray system

• Water mist system

• Fire Hose 

เหตุผล:

Water มีประสิทธิภาพสูงสุดในการ Cooling

2.3 การติดตั้งเครื่องดับเพลิงชนิด Lithium-ion Battery สำหรับดับเพลิงในระยะเริ่มต้น

ถังดับเพลิง Vermiculite สำหรับ ไฟ Class D ออกแบบมาสำหรับโลหะติดไฟ เช่น แมกนีเซียม, ไทเทเนียม, โครเมียม, โซเดียม, ลิเทียม, โปรแตสเซียม เป็นต้น

AVD : คือ เครื่องดับเพลิงสำหรับดับเพลิงที่ลุกไหม้เชื้อเพลิงแบตเตอรี่ลิเธียม สารดับเพลิง AVD มีส่วนประกอบหลักของแร่เวอร์มิคูไลท์ที่เป็นสารแขวน ตะกอนในน้ำ ไม่ติดไฟ และ มีคุณสมบัติเป็นฉนวนความร้อนได้ดีเยี่ยม  

คุณลักษณะพิเศษ 

• เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม 
• ผลิตจากแร่เวอร์มิคูไลท์ ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ
• ไม่มีฝุ่นผงปิดกันทัศนะวิสัยของการมอง 
• ปลอดภัย หรับฉีดใช้งาน อุปกรณ์ไฟฟ้า (ผ่านการทดสอบไฟฟ้าตามมาตรฐาน BS EN3-7) ตัวถังทำ ด้วยสแตนเลสมีความทนทานสูงป้องกันการกัดกร่อนและเป็นสนิม

กลไลการทำงานขอสารเคมี AVD 

• เมื่อมีการฉีดใช้งานการเปลี่ยนจากของเหลวเป็นเซรามิกเคลือบวัสดุติดไฟ เพื่อตัดการสร้างอากาศของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนภายใน และตัดอากาศจากภายนอกเข้าไปในแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไออน
• ช่วยในการCooling ลดความร้อน
• ช่วยในการตัดเชื้อเพลิงไม่ให้ไฟลุกติดซ้ำขึ้นมาได้

สามารถเข้าชมสินค้าได้ที่

https://n9.cl/qlww7e

สนใจติดต่อ : 02-652-7831-8, 02-255-5610-9

Email : marketing@nippon.co.th

ID LINE : @nipponchemical

หรือคลิกเพื่อเพิ่มเพื่อน https://lin.ee/2VX1vfN

ติดตามข่าวสาร Nippon Chemical Facebook : https://www.facebook.com/Nipponchemical/

Powered by Froala Editor

Powered by Froala Editor