Ինչ է տեղի ունենում, երբ այրվում է EV մարտկոցը:

Երբ EV մարտկոցը այրվում է, դա սովորաբար պայմանավորված է «ջերմային փախուստ» կոչվող երևույթով: Պարզեցված ձևով, դա շղթայական ռեակցիա է, որը սկսվում է, երբ մարտկոցի բջիջը ինչ-ինչ պատճառներով գերտաքանում է, հաճախ արտաքին ֆիզիկական վնասի, գերտաքացման կամ գերլիցքավորման պատճառով (որը կոչվում է «արտաքին վնաս»): Երբեմն, դա կարող է առաջանալ ներքին խնդրի պատճառով, ինչպիսիք են արտադրական թերությունները կամ մարտկոցի բջիջի ներսում կարճ միացումը (որը կոչվում է «ներքին անհանգստություն»):

Այրվող EV մարտկոցը կարող է հատկապես մտահոգիչ լինել, քանի որ, ի տարբերություն ավանդական ներքին այրման շարժիչի մեքենայի, EV մարտկոցները հաճախ աշխատում են մեքենայի երկարությամբ: Երբ EV մարտկոցի մեկ բջիջը բռնկվում է, ջերմությունը կարող է հանգեցնել մոտակա բջիջների հրդեհի բռնկմանը, ինչը հանգեցնում է շղթայական ռեակցիայի, որը կարող է արագ կլանել ամբողջ մարտկոցի փաթեթը և, հնարավոր է, ամբողջ մեքենան:

Խնդիրը բարդացնելու համար այսօրվա EV-ներում օգտագործվող մարտկոցների ամենատարածված տեսակը՝ լիթիում-իոնային մարտկոցը, պարունակում է դյուրավառ օրգանական հեղուկ էլեկտրոլիտներ: Սա այս մարտկոցներն ավելի հակված է դարձնում հրդեհվելու և պայթելու, երբ վնասվում են կամ սխալ են վարվում: Բացի այդ, կա հատուկ ռիսկ, որը կոչվում է «լիթիումի դենդրիտներ», որոնք փոքրիկ, ասեղանման ելուստներ են, որոնք կարող են առաջանալ անոդի վրա լիցքավորման ժամանակ: Եթե ​​այս դենդրիտները բավականաչափ մեծանան, նրանք կարող են ծակել բաժանարարը՝ առաջացնելով կարճ միացում և, հնարավոր է, հանգեցնել ջերմային փախուստի:

Հետևաբար, մարտկոցի կառուցվածքի ամբողջականությունը և բաժանարարների որակը վճռորոշ գործոններ են EV մարտկոցի անվտանգությունն ապահովելու համար: Որպես այդպիսին, որակյալ մարտկոցները նախքան գործարանը լքելը ենթարկվում են տարբեր սթրես-թեստերի, ներառյալ «ծակման» թեստը, որը նմանակում է կարճ միացում, որն առաջացել է դրական և բացասական էլեկտրոդների և անջատիչի միաժամանակյա վնասման հետևանքով:

Չնայած վերը նշվածին, կարևոր է նշել, որ Էլեկտրական մեքենաներում ջերմային արտահոսքը համեմատաբար հազվադեպ է, և շատ արտադրողներ, հետազոտողներ և հաստատություններ ջանասիրաբար աշխատում են այդ մարտկոցների անվտանգությունն էլ ավելի բարելավելու ուղղությամբ: Մոտեցումներից մեկը պինդ վիճակում մարտկոցների մշակումն է, որոնք դյուրավառ հեղուկ էլեկտրոլիտը փոխարինում են ոչ դյուրավառ պինդով: Այնուամենայնիվ, 2023 թվականի դրությամբ այս մարտկոցները դեռ հիմնականում գտնվում են հետազոտության և մշակման փուլում:

2023 թվականի օգոստոսի սկզբին Չինաստանի Չժեցզյան քաղաքում NIO ES8-ը բախվել է ճանապարհի սյանը և վայրկյանների ընթացքում բռնկվել՝ խլելով վարորդի կյանքը: Միջադեպը դեռ նախաքննության փուլում է։ Մի քանի օր առաջ՝ հուլիսի վերջին, Գուանդուն նահանգի Դոնգուան քաղաքում բախվել էին Tesla Model Y-ն ու Audi սեդանը: Tesla-ն կորցրել է կառավարումը, բախվել է արգելապատնեշին և բռնկվել:

Մի փոքր ետ շրջեք, և մենք գտնում ենք, որ NIO AUTO մարտկոցների փոխանակման կայանը Ջիանմենում (Գուանդուն) այրվում է: Պատճառը? NIO օգտատիրոջ մարտկոցը, որը հեռակա կարգով ճանաչվել է որպես արտաքին ուժերի կողմից վնասված, կայան վերադառնալուն պես հրդեհվել է ստուգման ժամանակ:

Սրանք այն մղձավանջային սցենարներն են, որոնք պատկերացրել են բենզինի շատ սիրահարներ, որոնք դիմացկուն են էլեկտրական մեքենաների (EVs) գրկում, և ամենադժվարը մեղմելը՝ EV մարտկոցների անվտանգությունը: Այս մտավախությունն անհիմն չէ. մարտկոցների բռնկումը կարող է ավելի տագնապալի լինել EV-երում, քան սովորական մեքենաներում: Օրինակ, EV-ի մարտկոցը ինտեգրված է մեքենայի ողջ տարածքում, ինչը նրան հակված է ամբողջությամբ այրվելու հրդեհի դեպքում: Նույնիսկ ավելի անհանգստացնող, թեև սովորական տրանսպորտային միջոցների հրդեհները հիմնականում կապված են ճանապարհատրանսպորտային պատահարների հետ, EV-երը երբեմն կարող են ինքնաբուխ այրվել հանգստի ժամանակ, ինչը նորություններն ավելի ակնառու է դարձնում:

Այս «ջերմային փախուստի» ընդհանուր պատճառները բաժանվում են երկու կատեգորիայի՝ արտաքին սպառնալիքներ և ներքին անհանգստություններ: Արտաքին սպառնալիքները ներառում են մեխանիկական չարաշահում, ջերմային չարաշահում և էլեկտրականության չարաշահում, սովորաբար վթարների, բարձր ջերմաստիճանի, գերլիցքավորման կամ լիցքաթափման հետևանքով: Բացի երթևեկության միջադեպերի ժամանակ դաժան բախումից հրդեհ բռնկվելուց, NIO-ն նաև հայտնել է ES8 EV-ի ինքնաբուխ այրման դեպքի մասին 2019 թվականին սպասարկման ժամանակ՝ շասսիի հարվածից հետո մարտկոցի փաթեթի կառուցվածքի սեղմման հետևանքով առաջացած կարճ միացման պատճառով: Գրեթե բոլոր մյուս չինական Էլեկտրասարքավորումների արտադրողները հայտնել են նմանատիպ դեպքեր:

Ներքին հոգսեր կոչվածը բազմակողմանի են. Ընթացիկ լիթիում-իոնային մարտկոցները, որոնք հիմնականում կազմված են դրական և բացասական էլեկտրոդներից, բաժանարարներից և էլեկտրոլիտից, ներկայացնում են իրենց յուրահատուկ վտանգները: Օրինակ՝ լիթիումապատման երևույթը տեղի է ունենում, երբ մարտկոցի ներսում շարժվող լիթիումի իոնները կուտակվում են էլեկտրոդները բաժանող բարակ թաղանթի վրա՝ ձևավորելով լիթիումի դենդրիտներ։ Այս դենդրիտները կարող են ծակել թաղանթը` առաջացնելով կարճ միացում և ջերմության արագ կուտակում:

Հետևաբար, մարտկոցի կառուցվածքի ամբողջականությունը և անջատիչի որակը մարտկոցի անվտանգության կարևոր որոշիչ են: Բարձրորակ մարտկոցները նախքան գործարանը լքելը ենթարկվում են խիստ փորձարկման, ներառյալ «մեխի ներթափանցման» թեստը (թեև ընդհանուր առմամբ պարտադիր չէ), որն ուղղված է կարճ միացմանը՝ վնասելով դրական և բացասական էլեկտրոդների և անջատիչի ամբողջականությունը:

Սա նկատի ունենալով, անվտանգության բարելավման բնական ուղին պարզ է թվում՝ դյուրավառ օրգանական էլեկտրոլիտը փոխարինեք անշարժ, չհոսող, ջերմային կայուն պինդ նյութով: Պինդ վիճակում մարտկոցները դարձել են ակնհայտ «հաջորդ կայանը» մարտկոցների արդյունաբերության ճանապարհային քարտեզում իրենց անվտանգության և էներգիայի խտության համար: Այնուամենայնիվ, լայնածավալ որդեգրման ճանապարհորդությունը անհասանելի է դարձել: Չնայած ԱՄՆ Oak Ridge ազգային լաբորատորիան ստեղծել է առաջին պինդ վիճակում մարտկոցը դեռևս 1990 թվականին, հետևողական տեխնոլոգիական խոչընդոտները պահպանվել են:

Պինդ վիճակում գտնվող մարտկոցների աշխարհում կան պինդ էլեկտրոլիտային նյութերի երեք հիմնական համակարգեր՝ պոլիմերներ, օքսիդներ և սուլֆիդներ: Յուրաքանչյուրն ունի իր ուժեղ և թույլ կողմերը, և բոլորը պետք է դիմակայեն արտադրության մասշտաբայնության և որակի վերահսկման մարտահրավերներին, որոնք բնորոշ են առևտրայնացմանը:

Թերահավատները ծաղրում են ձմռանը էլեկտրական մեքենաների նվազած տիրույթը՝ ներկայիս հեղուկ մարտկոցների ցածր ջերմաստիճանի վատ աշխատանքի պատճառով, մինչդեռ ամռանը լիցքավորվելիս այրման հավանական ռիսկը նույնպես մտահոգիչ է: Սա ընդգծում է ավելի անվտանգ և արդյունավետ մարտկոցի անհրաժեշտությունը, որը կարող է բավարարել բոլոր սեզոնների պահանջները:

Կոշտ էլեկտրոլիտների համար բարդ կառուցվածքներ ստեղծելու համար 3D տպագրության հետ կապված փորձերը որոշակի խոստումներ են տվել: Օրինակ, Օքսֆորդի համալսարանի հետազոտողները օգտագործել են 3D տպագրություն՝ եռաչափ շրջանակի կառուցման համար, որը լցված է ամուր էլեկտրոլիտով, բարելավելու մեխանիկական ուժը և կանխելու հեշտ կոտրվածքը: Նմանապես, ամերիկյան Sakuu ընկերությունը օգտագործում է կապող ժայթքման տեխնոլոգիա՝ պահանջվող էլեկտրոդային նյութերը և պինդ էլեկտրոլիտային փոշիները սուբստրատի վրա դնելու և դրանք հեղուկ ռեակտիվներով «ամշտացնելու» համար:

Թեև 3D տպագրությունը կարող է միջոցներ առաջարկել ինտերֆեյսի շփման տարածքը ընդլայնելու և նյութի ծակոտկենությունը վերահսկելու համար, դեռևս կան մեծ խոչընդոտներ, որոնք պետք է հաղթահարվեն, նախքան այս փորձարարական տեխնիկան կարող է վերածվել կենսունակ, զանգվածային լուծույթի: Արդյունավետության և ծախսերի հավասարակշռումը, մասշտաբայնության հասնելը և որակի վերահսկման խիստ ստանդարտների պահպանումը այն մարտահրավերներն են, որոնք այս խոստումնալից լուծումները պահում են ոչ թե ճանապարհին, այլ լաբորատորիայում:

Մինչ մենք գնում ենք դեպի ավելի ու ավելի էլեկտրական ապագա, ներհատուկ ռիսկերը և անվտանգության բարելավված միջոցների մշտական ​​հետապնդումը արդյունաբերությունը պահում են հոսքի վիճակում: Չնայած սարսափելի մարտահրավերներին, երթը դեպի ավելի անվտանգ, ավելի արդյունավետ էլեկտրական մեքենաների արդյունաբերություն շարունակվում է, որը սնվում է անողոք նորարարությամբ և կայուն ապագայի հանդեպ նվիրվածությամբ: Ինչպես միշտ, New Yorker-ն իր ուշադրությամբ կհետեւի այս զարգացումներին՝ պատրաստ լինելով պատկերացումներ և վերլուծություններ առաջարկելու առաջիկա ճանապարհորդության վերաբերյալ: