Zer gertatzen da EV bateria erretzen denean?

EV bateria erretzen denean, normalean "ihesaldi termikoa" izeneko fenomeno baten ondorioz gertatzen da. Termino sinplifikatuetan, bateriaren zelula bat arrazoiren batengatik gehiegi berotzen denean hasten den kate-erreakzioa da, askotan kanpoko kalte fisikoengatik, gainberotzeagatik edo gehiegizko kargagatik ("kanpoko kalteak") direla eta. Batzuetan, barne-arazo batek eragin dezake, hala nola fabrikazio-akatsak edo bateria-zelularen barruan zirkuitu labur batek ("barneko kezkak").

Erretzen ari den EV bateria bat bereziki kezkagarria izan daiteke, izan ere, barne-errekuntzako motor tradizionalaren auto batek ez bezala, EV-en bateriak askotan ibilgailuaren luzera darama. EV bateria-pakete bateko zelula batek sua hartzen duenean, beroak inguruko zelulek ere sua har ditzakete, bateria-pakete osoa eta, potentzialki, ibilgailu osoa azkar irentsi dezakeen kate-erreakzio bat eraginez.

Arazoa areagotzeko, gaur egungo EVetan erabiltzen den bateria motarik ohikoenak, litio-ioizko bateriak, elektrolito likido organiko sukoiak ditu. Horrek bateria hauek su hartzeko eta lehertzeko joera handiagoa du kaltetuta edo gaizki maneiatzen direnean. Gainera, "litio-dendritak" izeneko arrisku espezifiko bat dago, kargatzean anodoan gara daitezkeen orratz-itxurako proiekzio txikiak. Dendrita hauek nahikoa handitzen badira, bereizgailua zula dezakete, zirkuitu laburra eraginez eta baliteke ihes-egoera termikoa eraginez.

Hori dela eta, bateriaren egituraren osotasuna eta bereizleen kalitatea funtsezko faktoreak dira EV bateria baten segurtasuna bermatzeko. Horrela, kalitatezko bateriei hainbat esfortzu proba egiten diete fabrikatik irten aurretik, besteak beste, elektrodo positibo eta negatiboetan eta bereizgailuetan aldi berean kalteak eragindako zirkuitu laburra simulatzen duen "zulaketa" proba bat.

Aurrekoa gorabehera, garrantzitsua da EVetan ihes termikoa nahiko arraroa dela, eta fabrikatzaile, ikertzaile eta erakunde asko buru-belarri ari dira lanean bateria horien segurtasuna are gehiago hobetzeko. Ikuspegi bat egoera solidoko baterien garapena da, elektrolito likido sukoia ordezkatzen duten solido ez-sukoia. Hala ere, 2023tik aurrera, bateria hauek ikerketa eta garapen fasean daude oraindik.

2023ko abuztuaren lehen egunetan, NIO ES8 batek errepideko zutabe batekin talka egin zuen Zhejiang-n, Txinan, eta segundo gutxitan sutan piztu zen, gidariaren bizitza erreklamatuz. Gertaera ikertzen ari da oraindik. Egun batzuk lehenago, uztailaren amaieran, Tesla Model Y batek eta Audi sedan batek talka egin zuten Dongguan, Guangdongen. Teslak kontrola galdu zuen, baranda bat jo zuen eta sutan piztu zen.

Aurrerago atzera egin, eta Jiangmen-en (Guangdong) NIO AUTO bateria-truke-estazio bat sutan aurkituko dugu. Kausa? NIO erabiltzailearen bateriak, kanpoko indarrek kaltetutako urrunetik identifikatuta, su hartu zuen ikuskapenean geltokira itzultzean.

Hauek dira ibilgailu elektrikoen (EV) besarkadaren aurrean erresistenteak diren gasolina zale askok imajinatu dituzten amesgaiztoak, eta arintzen zailena: EV baterien segurtasuna. Beldur hau ez da funtsik gabekoa; bateriaren suteak kezkagarriagoak izan daitezke ibilgailu elektrikoetan ohiko autoetan baino. Esate baterako, ibilgailu elektriko baten bateria ibilgailu osoan integratuta dago, sute bat gertatuz gero errekuntza osoa izateko joera duena. Are kezkagarriagoa, ohiko ibilgailuen suteak trafiko-istripuekin erlazionatuta dauden bitartean, batzuetan, ibilgailu elektrikoak berez erre daitezke atsedenaldian, eta albistea nabarmenagoa da.

"Ihesaldi termiko" gertakari hauen ohiko arrazoiak bi kategoriatan banatzen dira: kanpoko mehatxuak eta barneko kezkak. Kanpoko mehatxuek tratu txar mekanikoa, abusu termikoa eta abusu elektrikoa dakar, normalean istripuengatik, tenperatura altuengatik, gehiegizko kargagatik edo deskargagatik. Trafiko istiluetan talka larrian su hartzeaz gain, NIOk 8an ES2019 EV baten bat-bateko errekuntza-gertaera bat ere jakinarazi zuen mantentze-lanetan, txasisaren inpaktu baten ondorioz bateria-paketearen egituraren konpresioak eragindako zirkuitu labur baten ondorioz. Txinako beste ia EV fabrikatzaile guztiek antzeko kasuak jakinarazi dituzte.

Barneko kezkak deiturikoak alderdi anitzekoak dira. Gaur egungo litio-ioizko bateriak, batez ere elektrodo positibo eta negatiboz, bereizleez eta elektrolitoz osatuta, arrisku bereziak dituzte. Esate baterako, litio plakatzearen fenomenoa bateriaren barruan mugitzen diren litio ioiak elektrodoak bereizten dituen mintz mehean metatzen direnean gertatzen da, litio dendritak eratuz. Dendrita hauek mintza zula dezakete, zirkuitu laburra eta bero metaketa azkarra eraginez.

Hori dela eta, bateriaren egituraren osotasuna eta bereizgailuaren kalitatea bateriaren segurtasunaren erabakigarri erabakigarriak dira. Kalitate handiko bateriak proba zorrotzak egiten dituzte fabrikatik irten aurretik, "iltzeen sartze" proba barne (nahiz eta ez unibertsalki derrigorrezkoa) elektrodo positiboen eta negatiboen eta bereizgailuaren osotasuna kaltetuz zirkuitulaburrak egitera zuzenduta.

Hori kontuan hartuta, argia dirudi segurtasuna hobetzeko bide naturala: ordezkatu elektrolito organiko sukoia material solido mugikor, isuririk gabeko eta termikoki egonkor batekin. Egoera solidoko bateriak baterien industriaren bide-orrian "hurrengo geltoki" ageriko bihurtu dira segurtasun eta energia-dentsitateagatik. Hala ere, adopzio zabalerako bidaia iheskorra izan da. AEBetako Oak Ridge Laborategi Nazionalak 1990ean lehen egoera solidoko bateria sortu zuen arren, oztopo teknologiko koherenteak iraun dute.

Egoera solidoko baterien munduan, hiru sistema nagusi daude elektrolito material solidoetarako: polimeroak, oxidoak eta sulfuroak. Bakoitzak bere indarguneak eta ahuleziak ditu, eta denek egin behar diete aurre komertzializazioak berezko dituen produkzio-eskalagarritasunari eta kalitate-kontroleko erronkei.

Eszeptikoek neguan ibilgailu elektrikoen autonomia murriztuaz iseka egiten dute egungo bateria likidoen tenperatura baxuko errendimendu eskasa dela eta, udan kargatzen diren bitartean errekuntza arriskua ere kezkagarria da. Horrek azpimarratzen du urtaro guztietako eskakizunei aurre egiteko bateria seguruago eta eraginkorragoa baten beharra.

Elektrolito solidoentzako egitura konplexuak sortzeko 3D inprimaketarekin esperimentatzeak nolabaiteko promesa erakutsi du. Adibidez, Oxfordeko Unibertsitateko ikertzaileek 3D inprimaketa erabili dute hiru dimentsioko marko bat eraikitzeko, elektrolito solido batez betea, erresistentzia mekanikoa hobetzeko eta haustura erraza saihesteko. Era berean, AEBetako Sakuu konpainiak aglutinatzaileen teknologia erabiltzen du beharrezkoak diren elektrodoen materialak eta elektrolito-hauts solidoak substratu batean uzteko eta erreaktibo likidoekin "solidotzeko".

3D inprimaketak interfazearen kontaktu-eremua zabaltzeko eta materialaren porositatea kontrolatzeko bitartekoa eskain dezakeen arren, oraindik oztopo handiak daude gainditzeko teknika esperimental hauek masa-ekoiztutako soluzio bideragarri bihurtu aurretik. Errendimendua eta kostua orekatzea, eskalagarritasuna lortzea eta kalitate-kontrol estandar zorrotzak mantentzea dira irtenbide itxaropentsu hauek laborategian eta ez errepidean mantentzen dituzten erronkak.

Etorkizun gero eta elektrikoago batera goazen heinean, berezko arriskuek eta segurtasun neurri hobeak etengabe bilatzeak industria etengabean mantentzen dute. Erronka ikaragarriak izan arren, ibilgailu elektrikoen industria seguruago eta eraginkorrago baten aldeko martxak aurrera jarraitzen du, etengabeko berrikuntza eta etorkizun iraunkorraren aldeko konpromisoak bultzatuta. Beti bezala, New Yorker-ek begi onez jarraituko du garapen horiei, etorkizuneko bidaiari buruzko ikuspegiak eta azterketak eskaintzeko prest.