X'jiġri meta batterija EV tinħaraq?

Meta batterija EV tinħaraq, tipikament hija dovuta għal fenomenu msejjaħ "runaway termali." F'termini simplifikati, hija reazzjoni katina li tibda meta ċellula fil-batterija tissaħħan iżżejjed għal xi raġuni, ħafna drabi minħabba ħsara fiżika esterna, sħana żejda, jew iċċarġjar iżżejjed (imsejħa "ħsara esterna"). Xi drabi, jista 'jiġi attivat minn kwistjoni interna bħal difetti fil-manifattura jew ċirkwit qasir fiċ-ċellula tal-batterija (imsejħa "inkwiet intern").

Batterija EV taħraq tista 'tkun speċjalment ta' tħassib għaliex, b'differenza minn karozza tradizzjonali tal-magna tal-kombustjoni interna, il-batteriji fl-EVs ħafna drabi jmexxu t-tul tal-vettura. Ladarba ċellula waħda f'pakkett ta 'batteriji EV tieħu n-nar, is-sħana tista' tikkawża li ċ-ċelloli fil-viċin jieħdu n-nar ukoll, li twassal għal reazzjoni katina li tista 'malajr taqbad il-pakkett tal-batterija kollu u potenzjalment, il-vettura kollha.

Biex tikkomplika l-problema, l-aktar tip komuni ta 'batterija użata fl-EVs tal-lum, il-batterija tal-jone tal-litju, fiha elettroliti likwidi organiċi li jaqbdu. Dan jagħmel dawn il-batteriji aktar suxxettibbli li jaqbdu n-nar u jisplodu meta jkunu mħassra jew immaniġġjati ħażin. Barra minn hekk, hemm riskju speċifiku msejjaħ "dendriti tal-litju", li huma projezzjonijiet żgħar bħal labra li jistgħu jiżviluppaw fuq l-anodu waqt l-iċċarġjar. Jekk dawn id-dendriti jikbru biżżejjed, jistgħu jtaqqbu s-separatur, u jikkawżaw short circuit u possibilment iwasslu għal sitwazzjoni ta 'runaway termali.

Għalhekk, l-integrità tal-istruttura tal-batterija u l-kwalità tas-separaturi huma fatturi kruċjali biex tiġi żgurata s-sikurezza ta 'batterija EV. Bħala tali, batteriji ta 'kwalità jgħaddu minn diversi testijiet ta' stress qabel ma jitilqu mill-fabbrika, inkluż test ta '"titqib" li jissimula ċirkwit qasir ikkawżat mill-ħsara simultanja lill-elettrodi pożittivi u negattivi u s-separatur.

Minkejja dan ta 'hawn fuq, huwa importanti li wieħed jinnota li runaway termali fl-EVs huwa relattivament rari, u ħafna manifatturi, riċerkaturi u istituzzjonijiet qed jaħdmu b'mod diliġenti biex itejbu aktar is-sigurtà ta' dawn il-batteriji. Approċċ wieħed huwa l-iżvilupp ta 'batteriji fi stat solidu, li jissostitwixxu l-elettrolit likwidu li jaqbad ma' wieħed solidu li ma jaqbadx. Madankollu, mill-2023, dawn il-batteriji għadhom fil-biċċa l-kbira fl-istadju ta 'riċerka u żvilupp.

Fil-jiem bikrija ta 'Awwissu 2023, NIO ES8 ħabat ma' pilastru tat-triq f'Zhejiang, iċ-Ċina, u faqqa 'fjammi fi ftit sekondi, u ħasad il-ħajja tas-sewwieq. L-inċident għadu taħt investigazzjoni. Ftit jiem qabel, lejn l-aħħar ta’ Lulju, Tesla Model Y u Audi sedan ħabtu f’Dongguan, Guangdong. It-Tesla tilfet il-kontroll, laqtet guardrail, u nfaqgħet fi fjammi.

Rewind ftit aktar, u nsibu stazzjon ta 'skambju ta' batterija NIO AUTO f'Jiangmen, Guangdong, jaħraq. Il-kawża? Batterija ta' utent NIO, identifikata mill-bogħod bħala ħsara minn forzi esterni, ħadet in-nar waqt l-ispezzjoni meta tirritorna lejn l-istazzjon.

Dawn huma x-xenarji ta’ ħmar il-lejl li ħafna dilettanti tal-gażolina li huma reżistenti għat-tħaddan ta’ vetturi elettriċi (EVs) immaġinaw, u l-aktar diffiċli biex itaffu: is-sigurtà tal-batteriji tal-EV. Din il-biża mhix infondata; in-nirien tal-batteriji jistgħu jkunu aktar allarmanti fl-EVs minn karozzi konvenzjonali. Pereżempju, il-batterija f'EV hija integrata fil-vettura kollha, u tagħmilha suxxettibbli għal kombustjoni totali f'każ ta' nar. Saħansitra aktar inkwetanti, filwaqt li n-nirien tal-vetturi konvenzjonali huma ġeneralment assoċjati ma 'inċidenti tat-traffiku, l-EVs kultant jistgħu jaħarqu spontanjament waqt il-mistrieħ, u jagħmlu l-aħbarijiet aktar importanti.

Raġunijiet komuni għal dawn l-inċidenti ta '"runaway termali" jaqgħu f'żewġ kategoriji: theddid estern u inkwiet intern. Theddid estern jinvolvi abbuż mekkaniku, abbuż termali, u abbuż elettriku, tipikament minħabba inċidenti, temperaturi għoljin, iċċarġjar żejjed, jew ħatt. Minbarra li ħa n-nar mal-ħabta severa waqt inċidenti tat-traffiku, NIO irrapporta wkoll avveniment ta 'kombustjoni spontanja ta' ES8 EV fl-2019 waqt il-manutenzjoni minħabba short circuit ikkawżat minn kompressjoni tal-istruttura tal-pakkett tal-batterija wara impatt tax-chassis. Kważi l-manifatturi Ċiniżi l-oħra kollha tal-EV irrappurtaw każijiet simili.

L-hekk imsejjaħ inkwiet intern għandu diversi aspetti. Il-batteriji tal-jone tal-litju kurrenti, magħmulin prinċipalment minn elettrodi pożittivi u negattivi, separaturi, u elettroliti, jippreżentaw il-perikli uniċi tagħhom stess. Pereżempju, il-fenomenu tal-kisi tal-litju jseħħ meta l-joni tal-litju li jiċċaqalqu fil-batterija jakkumulaw fuq il-membrana rqiqa li tissepara l-elettrodi, u jiffurmaw dendriti tal-litju. Dawn id-dendriti jistgħu jtaqqbu l-membrana, u jikkawżaw short circuit u akkumulazzjoni rapida tas-sħana.

Għalhekk, l-integrità tal-istruttura tal-batterija u l-kwalità tas-separatur huma determinanti kruċjali tas-sikurezza tal-batterija. Batteriji ta 'kwalità għolja jgħaddu minn testijiet rigorużi qabel ma jitilqu mill-fabbrika, inkluż test ta' "penetrazzjoni tad-dwiefer" (għalkemm mhux obbligatorju universalment) immirat għal short-circuiting billi jagħmel ħsara lill-integrità tal-elettrodi pożittivi u negattivi u s-separatur.

B'dan f'moħħu, il-mogħdija naturali għat-titjib tas-sikurezza tidher ċara: ibdel l-elettrolit organiku li jaqbad b'materjal solidu mhux mobbli, li ma jnixxix, termalment stabbli. Il-batteriji tal-istat solidu saru l-"istazzjon li jmiss" ovvju fil-pjan direzzjonali tal-industrija tal-batteriji għas-sigurtà u d-densità tal-enerġija tagħhom. Madankollu, il-vjaġġ lejn adozzjoni mifruxa wera li ma kienx faċli. Minkejja li l-Laboratorju Nazzjonali tal-Oak Ridge tal-Istati Uniti ħoloq l-ewwel batterija ta 'stat solidu kmieni kemm fl-1990, ostakli teknoloġiċi konsistenti baqgħu jippersistu.

Fid-dinja tal-batteriji fi stat solidu, hemm tliet sistemi mainstream għal materjali ta 'elettroliti solidi: polimeri, ossidi u sulfidi. Kull wieħed għandu s-saħħiet u d-dgħufijiet tiegħu stess, u kollha jridu jiffaċċjaw l-iskalabbiltà tal-produzzjoni u l-isfidi tal-kontroll tal-kwalità inerenti fil-kummerċjalizzazzjoni.

Skeptics scoff fil-firxa mnaqqsa tal-vetturi elettriċi fix-xitwa minħabba l-prestazzjoni fqira f'temperatura baxxa tal-batteriji likwidi attwali, filwaqt li r-riskju potenzjali ta 'kombustjoni waqt li jiċċarġja fis-sajf huwa wkoll ta' tħassib. Dan jenfasizza l-ħtieġa għal batterija aktar sigura u effiċjenti li tista 'tittratta t-talbiet tal-istaġuni kollha.

L-esperimentazzjoni bl-istampar 3D biex jinħolqu strutturi kumplessi għal elettroliti solidi wriet xi wegħda. Pereżempju, riċerkaturi fl-Università ta 'Oxford użaw stampar 3D biex jibnu qafas tridimensjonali, mimli b'elettrolit solidu, biex itejbu s-saħħa mekkanika u jipprevjenu ksur faċli. Bl-istess mod, il-kumpanija Amerikana Sakuu tuża teknoloġija binder jetting biex tiddepożita materjali tal-elettrodi meħtieġa u trab tal-elettroliti solidi fuq sottostrat u "ssolidifikahom" b'reaġenti likwidi.

Filwaqt li l-istampar 3D jista 'joffri mezz biex jespandi l-erja ta' kuntatt tal-interface u jikkontrolla l-porożità tal-materjal, għad hemm ostakli kbar biex jingħelbu qabel ma dawn it-tekniki sperimentali jistgħu jiġu ttrasformati f'soluzzjoni vijabbli u prodotta bil-massa. L-ibbilanċjar tal-prestazzjoni u l-ispiża, il-kisba ta 'skalabbiltà, u ż-żamma ta' standards stretti ta 'kontroll tal-kwalità huma l-isfidi imminenti li jżommu dawn is-soluzzjonijiet promettenti fil-laboratorju aktar milli fit-triq.

Hekk kif niġru lejn futur dejjem aktar elettriku, ir-riskji inerenti u l-insegwiment kostanti ta 'miżuri ta' sikurezza mtejba jżommu l-industrija fi stat ta 'fluss. Minkejja l-isfidi kbar, il-mixja lejn industrija tal-vetturi elettriċi aktar sigura u effiċjenti tkompli, imħaddma minn innovazzjoni bla waqfien u impenn għal futur sostenibbli. Bħal dejjem, in-New Yorker se żżomm għajnejha ħerqana fuq dawn l-iżviluppi, lesta li toffri għarfien u analiżi dwar il-vjaġġ li ġej.