EV batareyasi yonib ketganda nima bo'ladi?

EV akkumulyatori yonib ketganda, bu odatda "termal qochib ketish" deb ataladigan hodisaga bog'liq. Soddalashtirilgan so'zlar bilan aytganda, bu batareyadagi hujayra biron bir sababga ko'ra haddan tashqari qizib ketganda boshlanadigan zanjir reaktsiyasi, ko'pincha tashqi jismoniy shikastlanish, qizib ketish yoki ortiqcha zaryadlash ("tashqi zararlar" deb ataladi). Ba'zan, bu ishlab chiqarishdagi nuqsonlar yoki batareya xujayrasi ichidagi qisqa tutashuv ("ichki tashvishlar" deb ataladi) kabi ichki muammo tufayli yuzaga kelishi mumkin.

Yonayotgan EV akkumulyatori ayniqsa tashvishli bo'lishi mumkin, chunki an'anaviy ichki yonuv dvigatelli avtomobildan farqli o'laroq, EV'lardagi batareyalar ko'pincha avtomobil uzunligi bo'ylab ishlaydi. EV akkumulyatorlari to'plamidagi bitta hujayra yonib ketgandan so'ng, issiqlik yaqin atrofdagi hujayralarni ham olovga olib kelishi mumkin, bu esa butun batareya paketini va potentsial ravishda butun avtomobilni tezda yutib yuborishi mumkin bo'lgan zanjirli reaktsiyaga olib keladi.

Muammoni murakkablashtirish uchun, bugungi EVlarda ishlatiladigan eng keng tarqalgan akkumulyator turi, litiy-ion batareyasida yonuvchan organik suyuqlik elektrolitlari mavjud. Bu batareyalar shikastlangan yoki noto'g'ri ishlatilsa, yong'inga va portlashga ko'proq moyil bo'ladi. Bundan tashqari, zaryad olayotganda anodda paydo bo'lishi mumkin bo'lgan ignaga o'xshash mayda proektsiyalar bo'lgan "litiy dendritlari" deb ataladigan o'ziga xos xavf mavjud. Agar bu dendritlar etarlicha katta bo'lsa, ular ajratgichni teshib, qisqa tutashuvga olib kelishi va termal qochib ketish holatiga olib kelishi mumkin.

Shu sababli, batareya strukturasining yaxlitligi va ajratgichlarning sifati EV akkumulyatorining xavfsizligini ta'minlashda hal qiluvchi omillardir. Shunday qilib, sifatli akkumulyatorlar zavoddan chiqishdan oldin turli xil stress sinovlaridan o'tadi, jumladan, ijobiy va salbiy elektrodlar va ajratgichning bir vaqtning o'zida shikastlanishi natijasida yuzaga keladigan qisqa tutashuvni simulyatsiya qiluvchi "ponksiyon" testi.

Yuqoridagilarga qaramay, shuni ta'kidlash kerakki, EVlarda termal qochib ketish nisbatan kam uchraydi va ko'plab ishlab chiqaruvchilar, tadqiqotchilar va muassasalar ushbu batareyalarning xavfsizligini yanada yaxshilash uchun astoydil harakat qilmoqdalar. Yondashuvlardan biri yonuvchan suyuqlik elektrolitini yonmaydigan qattiq moddaga almashtiradigan qattiq holatda batareyalarni ishlab chiqishdir. Biroq, 2023 yilga kelib, bu batareyalar hali ham tadqiqot va ishlab chiqish bosqichida.

2023-yil avgust oyining dastlabki kunlarida Xitoyning Chjetszyan shahrida NIO ES8 yo‘l ustuni bilan to‘qnashib ketdi va bir necha soniya ichida yonib ketdi va haydovchining hayotiga zomin bo‘ldi. Hodisa yuzasidan tergov davom etmoqda. Bir necha kun oldin, iyul oyi oxirida Guangdong shtatining Dongguan shahrida Tesla Model Y va Audi sedani to'qnashib ketdi. Tesla boshqaruvni yo‘qotib, to‘siqga borib urilgan va yonib ketgan.

Biroz orqaga qaytsak, biz Guangdongning Jiangmen shahrida NIO AUTO akkumulyatorlarini almashtirish stansiyasi yonayotganini topamiz. Sababi? NIO foydalanuvchisining masofadan turib tashqi kuchlar ta’sirida shikastlangani aniqlangan akkumulyatori stansiyaga qaytib kelgach, tekshirish vaqtida yonib ketdi.

Bu elektr transport vositalarining (EV) quchog'iga chidamli bo'lgan ko'plab benzin ishqibozlari o'ylagan dahshatli stsenariylar va engillashtirish eng qiyin: EV akkumulyatorlarining xavfsizligi. Bu qo'rquv asossiz emas; batareya yong'inlari oddiy avtomobillarga qaraganda EVlarda ko'proq tashvishga solishi mumkin. Misol uchun, EVdagi akkumulyator butun avtomobilga o'rnatilgan bo'lib, yong'in sodir bo'lganda uni to'liq yonishga moyil qiladi. An'anaviy avtomobil yong'inlari odatda yo'l-transport hodisalari bilan bog'liq bo'lsa-da, ba'zida EV'lar dam olish vaqtida o'z-o'zidan yonib ketishi mumkin, bu esa yangiliklarni yanada yorqinroq qiladi.

Ushbu "termal qochqin" hodisalarining umumiy sabablari ikki toifaga bo'linadi: tashqi tahdidlar va ichki tashvishlar. Tashqi tahdidlar, odatda, baxtsiz hodisalar, yuqori haroratlar, haddan tashqari zaryadlash yoki zaryadsizlanish tufayli mexanik suiiste'mol, issiqlik va elektrdan suiiste'mol qilishni o'z ichiga oladi. Yo'l-transport hodisalari paytida kuchli to'qnashuvda yong'in chiqishi bilan bir qatorda, NIO 8 yilda ES2019 EV ning shassi ta'siridan keyin batareya to'plamining siqilishi natijasida yuzaga kelgan qisqa tutashuv tufayli texnik xizmat ko'rsatish vaqtida o'z-o'zidan yonish hodisasi haqida xabar berdi. Xitoyning deyarli barcha boshqa EV ishlab chiqaruvchilari shunga o'xshash holatlar haqida xabar berishgan.

Ichki tashvishlar deb ataladigan narsalar ko'p qirrali. Asosan musbat va salbiy elektrodlar, ajratgichlar va elektrolitlardan tashkil topgan joriy lityum-ion batareyalar o'ziga xos xavf-xatarlarga ega. Masalan, litiy qoplamasi hodisasi akkumulyator ichida harakatlanuvchi litiy ionlari elektrodlarni ajratuvchi yupqa membranada to‘planib, litiy dendritlarini hosil qilganda sodir bo‘ladi. Ushbu dendritlar membranani teshib, qisqa tutashuvga va tez issiqlik to'planishiga olib kelishi mumkin.

Demak, akkumulyator strukturasining yaxlitligi va ajratuvchi sifati batareya xavfsizligining hal qiluvchi omilidir. Yuqori sifatli batareyalar zavoddan chiqishdan oldin qattiq sinovdan o'tadi, shu jumladan ijobiy va salbiy elektrodlar va separatorning yaxlitligini buzish orqali qisqa tutashuvga qaratilgan "tirnoqning kirib borishi" testi (umumiy majburiy bo'lmasa ham).

Shuni yodda tutgan holda, xavfsizlikni yaxshilashning tabiiy yo'li aniq ko'rinadi: yonuvchan organik elektrolitni harakatsiz, oqmaydigan, termal barqaror qattiq material bilan almashtiring. Qattiq holatdagi batareyalar xavfsizligi va energiya zichligi bo'yicha akkumulyator sanoatining yo'l xaritasida aniq "keyingi stantsiya" bo'ldi. Biroq, keng miqyosda asrab olish uchun sayohat qiyin bo'lib chiqdi. 1990 yilda AQShning Oak Ridge milliy laboratoriyasi birinchi qattiq holatda batareyani yaratganiga qaramay, izchil texnologik to'siqlar saqlanib qoldi.

Qattiq holatdagi batareyalar dunyosida qattiq elektrolitlar materiallari uchun uchta asosiy tizim mavjud: polimerlar, oksidlar va sulfidlar. Har birining o'ziga xos kuchli va zaif tomonlari bor va ularning barchasi tijoratlashtirishga xos bo'lgan ishlab chiqarishni kengaytirish va sifat nazorati muammolariga qarshi turishi kerak.

Skeptiklar joriy suyuq akkumulyatorlarning past haroratlarda ishlamay qolishi sababli qishda elektr transport vositalarining masofasining qisqarishini masxara qiladi, yozda zaryad olayotganda yonib ketish xavfi ham tashvish tug'diradi. Bu barcha fasllarning talablariga javob beradigan xavfsizroq, samaraliroq batareyaga ehtiyoj borligini ta'kidlaydi.

Qattiq elektrolitlar uchun murakkab tuzilmalarni yaratish bo'yicha 3D bosib chiqarish bilan o'tkazilgan tajribalar qandaydir va'da berdi. Misol uchun, Oksford universiteti tadqiqotchilari mexanik kuchni yaxshilash va oson sinishning oldini olish uchun qattiq elektrolit bilan to'ldirilgan uch o'lchamli ramka qurish uchun 3D bosib chiqarishdan foydalanganlar. Xuddi shunday, AQShning Sakuu kompaniyasi zarur elektrod materiallari va qattiq elektrolit kukunlarini substratga joylashtirish va ularni suyuq reagentlar bilan "qattiqlashtirish" uchun bog'lovchi oqim texnologiyasidan foydalanadi.

3D bosib chiqarish interfeysning aloqa maydonini kengaytirish va materialning g'ovakligini nazorat qilish uchun vositani taklif qilishi mumkin bo'lsa-da, bu eksperimental usullarni hayotiy, ommaviy ishlab chiqarilgan yechimga aylantirishdan oldin hali ham engib o'tish kerak bo'lgan katta to'siqlar mavjud. Ishlash va narxni muvozanatlash, masshtablilikka erishish va sifatni nazorat qilishning qat'iy standartlarini qo'llab-quvvatlash - bu istiqbolli echimlarni yo'lda emas, balki laboratoriyada saqlaydigan yaqinlashib kelayotgan muammolar.

Biz tobora kuchayib borayotgan elektr kelajak sari poygaga borar ekanmiz, o'ziga xos xavf-xatarlar va yaxshilangan xavfsizlik choralariga doimiy intilish sanoatni oqim holatida ushlab turadi. Murakkab qiyinchiliklarga qaramay, tinimsiz innovatsiyalar va barqaror kelajakka sadoqat tufayli xavfsizroq, samaraliroq elektr transport vositalari sanoati sari yurish davom etmoqda. Har doimgidek, Nyu-Yorker ushbu o'zgarishlarni diqqat bilan kuzatib boradi va kelajakdagi sayohat haqida tushuncha va tahlillarni taklif qilishga tayyor.