Vai elektriskie transportlīdzekļi ir ugunsbīstami?

Pēdējo divu mēnešu laikā trīs Tesla Motors Model S elektromobiļi ir aizdegušies pēc tam, kad tika bojāti to litija jonu akumulatoru bloki. Pagājušajā nedēļā Nacionālā autoceļu satiksmes drošības administrācija paziņoja, ka tā izpētīs, vai Tesla Model S ir jāmaina, lai novērstu turpmākus ugunsgrēkus.

Izdegt: Tesla Model S priekšpuse tika izdegta liesmās pēc tam, kad tika bojāts tā akumulators.

Divos gadījumos automašīnas šosejas ātrumā uzbrauca lieliem metāla priekšmetiem; trešā automašīna ietriecās betona sienā. Neviens nav cietis: brīdinājuma sistēma ļāva vadītājiem apvilkt automašīnu un izkļūt ārā, pirms no akumulatora bloka sāka nākt dūmi, un akumulatora bloka dizains palēnināja uguns izplatīšanos, kas nekad neiekļuva pasažieru nodalījumos. . Tesla ir paziņojusi, ka tā garantijā segs ugunsgrēkus, tāpēc īpašnieki neizjutīs izmaksas. Un Tesla dibinātājs Elons Musks apgalvo, ka ugunsgrēki joprojām ir ļoti reti.

Neskatoties uz to, incidenti ir pievērsuši uzmanību elektriskajos transportlīdzekļos izmantoto akumulatoru drošībai (skatiet Agrīnie dati liecina, ka sadursmju izraisīti ugunsgrēki Tesla Model S ir biežāki nekā parastajos automobiļos). Tie ir arī tikai jaunākie piemēri litija jonu akumulatoru aizdegšanās gadījumiem elektriskajos transportlīdzekļos — mēs esam redzējuši ugunsgrēkus ar Chevy Volt un Fisker Karma plug-in transportlīdzekļiem. Boeing 787 Dreamliner tika izslēgts, jo radās problēmas ar tā jaunajiem litija jonu akumulatoriem.

Uzkrājot pietiekami daudz enerģijas, lai ar ātrumu 75 jūdzes stundā brauktu simtiem jūdžu, pastāv raksturīgi riski. Galu galā katru gadu sadursmēs aizdegas tūkstošiem ar benzīnu darbināmu automašīnu. Principā šos riskus var pārvaldīt, izmantojot konstrukcijas projektēšanu un dzesēšanu. Bet vai pašas litija jonu akumulatora šūnas varētu padarīt drošākas?

Elektrisko transportlīdzekļu akumulatoru komplekti ir izgatavoti no simtiem līdz tūkstošiem akumulatoru elementu, no kuriem katrs satur viegli uzliesmojošu šķidru elektrolītu. Litija jonu akumulatoru aizdegšanās risku pārvaldīšana ir saistīta ar divām lietām: neļaut elektrolītam aizdegties un novērst uguns izplatīšanos, ja tā notiek.

Tomēr pašas litija jonu akumulatoru šūnas dažkārt var radīt pietiekami daudz siltuma, lai aizdedzinātu elektrolītu procesā, kas pazīstams kā termiskā izplūde. Piemēram, īssavienojumi starp diviem elektrodiem akumulatora elementā var uzkarst elektrodus. Ja šie elektrodi kļūst pārāk karsti, siltums var izraisīt ķīmiskas reakcijas, kas ātri rada vairāk siltuma, līdz elektrolīti uzliesmo. Šķiet, ka tas notika Teslas ugunsgrēkos, kad akumulatoru bloku bojājumi izraisīja īssavienojumus, kas izraisīja termisku aizbēgšanu.

Īssavienojumi var būt ražošanas defektu rezultāts, taču akumulatoru ražotāji ir kļuvuši ļoti labi, lai tos novērstu. Ja baterijas tiek izmantotas kā paredzēts, uz katriem 100 miljoniem litija jonu akumulatoru elementu izceļas tikai viens ugunsgrēks, saka Džefs Dāns , Dalhousie universitātes fizikas un ķīmijas profesors. Tesla arī pasargā no termiskiem notikumiem, izmantojot plašu šķidruma dzesēšanas sistēmu, kas paredzēta, lai atdzesētu šūnas tik ātri, ka, ja viena šūna aizdegas, tās kaimiņi neaizdegas.

Tomēr, ja ir bojātas vairākas šūnas, ar dzesēšanas sistēmu var nepietikt. Ja Tesla iepakojumu smagi izmanto, kad caur iepakojumu izgrūsts liels metāla priekšmets, visticamāk, vairumā gadījumu tas aizdegsies, saka Dāns.

Tesla vēl vairāk aizsargā akumulatoru ar ceturtdaļcollas biezu rūdīta alumīnija plāksni. Daudzos gadījumos šķiet, ka tas darbojas. Modelis S pēc sadursmes testiem ieguva augstākos drošības novērtējumus no NHTSA. Taču ugunsgrēku gadījumā aizsardzība izrādījās nepietiekama.

Tesla arī izveidoja ugunsmūri starp iepakojumu un pasažieru nodalījumu. Šis ugunsmūris ir izveidots tā, ka pat tad, ja iepakojums nonāk termiskā aizbēgšanā, tas neiekļūst pasažieru nodalījumā, saka Musks.

Kopš negadījumiem Tesla izsūtīja programmatūras atjauninājumu, kas maina Model S balstiekārtas iestatījumus tā, lai akumulators, braucot pa lielceļiem, atrastos augstāk no zemes, tādējādi mazinot iespējamību, ka tā tiks ietriekta tāda veida metāla gabaliņos, kas izraisīja divus ugunsgrēki.

Papildus akumulatoru bloku drošākam nodrošināšanai ir iespējams arī padarīt drošākas pašas šūnas, pārejot uz elektrodu materiāliem, kas uzglabā mazāk enerģijas, bet var izturēt augstāku temperatūru, pirms sākas termiskā bēgšana. Daži citi autoražotāji to ir izdarījuši, taču iegūtie akumulatoru komplekti maksā vairāk. Nav skaidrs, vai Tesla ir izvēlējusies elektrodu materiālus, lai uzlabotu atsevišķu šūnu drošību.

Musks saka, ka būtu iespējams palielināt alumīnija pārklājuma biezumu, kas aizsargā akumulatoru. Bet tas palielinātu ievērojamu svaru, kas pasliktinātu automašīnas veiktspēju un samazinātu tā darbības rādiusu ar uzlādi. Viņš saka, ka tas, viņaprāt, nav nepieciešams, jo pašreizējie drošības pasākumi ir pasargājuši autovadītājus, un viņš sagaida, ka ugunsgrēku nebūs daudz.

Galu galā, iespējams, pat būtu iespējams nomainīt uzliesmojošu elektrolītu ar neuzliesmojošu elektrolītu, taču šādus akumulatorus ir bijis grūti izstrādāt (skatiet sadaļu Cietvielu akumulatori, Automašīnu celšana no akumulatoriem nav tik traki, kā izklausās un triks Padarot akumulatorus drošākus, elektromobiļi var kļūt par pieņemamām cenām).

paslēpties