يحذر خبراء البطارية إن حرائق السيارات الكهربائية ستزداد ما لم يتم تحسين التكنولوجيا التي تعود إلى عقود

لقد بدا خبراء البطارية المنبه في ارتفاع عدد حرائق السيارات الكهربائية ، متوقعين أن يكون هناك 25000 حالة في السنة بحلول عام 2030.

في حين أن الأدلة تظهر أنها حاليًا أقل تكرارًا بكثير من الجحيم التي تشمل سيارات محرك الاحتراق الداخلي (ICE) ، فإنها تشكل مخاوف تتعلق بالسلامة الرئيسية لأن حرائق EV أكثر خطورة بكثير.

من المرجح أن تحدث عندما تكون مركبة متوقفة أو أثناء الشحن ، كما يصعب إطفاء الشقوق EV أيضًا.

وفقًا للوكالة الدولية للطاقة ، هناك 40 مليون evs على طرق العالم اليوم. ومع ذلك ، من المتوقع أن يصل هذا إلى 250 مليون بحلول عام 2030.

وقال الخبراء في 24M Technologies يوم الخميس “حتى بمعدل محافظ من حريق واحد لكل 10000 فولت ، يمكن أن تصل الحوادث الحرارية إلى 25000 في السنة في جميع أنحاء العالم بحلول نهاية العقد”.

حذرت هذا الارتفاع المتوقع في الحالات بشكل كبير من المخاطر على السلامة العامة ، وكذلك ربحية الشركة المصنعة للسيارات ، ما لم يتم إجراء ترقيات كبيرة لتصميم خلايا البطارية لتقليل خطر الحرائق.

أبلغت خدمة إطفاء الإطفاء في المملكة المتحدة العام الماضي عن زيادة بنسبة 33 في المائة على أساس سنوي في حرائق السيارات الكهربائية في بريطانيا.

وتقول 24M Technologies ، المتخصصة في تصميم خلايا البطارية ، إن تحديات السلامة الحالية في الصناعة “تنبع من مبادئ البطارية التي استمرت عقودًا” والتي لم تتغير منذ 30 عامًا.

يعزو صانع البطارية ، الذي تشكل في عام 2010 في عرضية من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، خطر متزايد من حرائق EV إلى مجموعة من ارتفاع عدد السيارات الكهربائية على الطريق والبطارية تنمو كثافات طاقة الخلايا بشكل كبير لتوفير نطاقات أطول بين الرسوم.

وقالت الشركة إن هذا الأخير يتطلب “مواد أكثر ثراءً من الطاقة وهوامش سلامة مكونات الخلية الأصغر” ، حيث اقترحت أن تكون أفضل جهود الشركات المصنعة لمنع النيران من خلال تقنية البطارية الحالية.

“هذه القضايا ، وكذلك النمو في قدرات الشحن الأسرع من أي وقت مضى ، تزيد من تهديد الدوائر القصيرة الداخلية ، والتي لا يمكن إيقافها خارجيا” ، كما ادعى.

بالإضافة إلى تشكيل تهديد أكبر للسلامة العامة ، تقول 24M Technologies إن هناك أيضًا تداعيات مالية ضخمة في لعبة شركات صناعة السيارات.

وذلك لأن عمليات الاسترجاع المتعلقة بحرائق EV تحمل سعرًا تقديريًا قدرها مليار دولار (750 مليون جنيه إسترليني) لكل خط طراز مركبة.

على هذا النحو ، تقول إن تصميم الخلايا يجب “إعادة تخيله ليكون أكثر أمانًا بشكل أساسي”.

وقال نوكي أوتا ، الرئيس والمدير التنفيذي لشركة 24M Technologies: “تحديات السلامة الحالية في الصناعة تنبع من مبادئ تصميم البطارية التي تعود إلى عقود.

على الرغم من أننا حققنا تقدمًا ملحوظًا في تقليل التكاليف وكثافة الطاقة ، إلا أننا ما زلنا نبني على البنى التي لم تتغير بشكل أساسي منذ أكثر من 30 عامًا.

“لا يمكن لتحسين العملية وحدها معالجة قيود التصميم هذه ، وقد واجهت العديد من المصنّعين (مصنعي المعدات الأصلي) استدعاءات مكلفة نتيجة لذلك.”

يضيف OTA: “بدلاً من معالجة هذه المشكلات من خلال ميزات نظام الوظيفة الإضافية ، يجب دمج السلامة كعنصر أساسي في قلب خلية البطارية.”

آثار EV في Northamptonshire في 31 أكتوبر 2024. انفجرت سيارة مرسيدس EQA الكهربائية في سيارة مرسيدس EQA في كرة نارية أثناء جلوسها على دربها ، مما تسبب في أضرار حريق في ممتلكاتهم

كشف التحقيق الذي أجراه شركة التأمين الدولية QBE العام الماضي أن EV Bazes التي حضرتها خدمات الإطفاء في المملكة المتحدة نمت من 89 حالة في 2022 إلى 118 حالة في العام التالي

ما الذي يثير النيران؟

كانت البطاريات التي تعمل على تشغيل السيارات الكهربائية مثل هذه الدراجات الإلكترونية ، والبترات الإلكترونية والسيارات الكهربائية متورطة في ثلاث حرائق في اليوم تقريبًا في عام 2023 ، مقارنةً بحرائقتين يوميًا في عام 2022 ، تم الكشف عنها في العام الماضي.

كشف تحقيق من قبل شركة التأمين الدولية QBE أن النيران الكهربائية التي حضرتها خدمات الإطفاء في المملكة المتحدة نمت من 89 حالة في 2022 إلى 118 حالة في العام التالي.

غالبًا ما تحدث الحرائق في بطاريات الليثيوم التي تستخدم عادةً في EVs اليوم بسبب نمو “dendrite” في الخلايا.

هذه هي هياكل تشبه الأشجار للمعادن الليثيوم التي تنمو داخل البطارية ، خاصة أثناء الشحن ، ويمكن أن تؤدي إلى دائرة قصيرة ، مما يؤدي إلى حريق. كما أنها تؤثر على أداء البطارية وعمرها.

لا مفر منه خلال دورة حياة البطارية مع تقدمها في العمر ويخضع لآلاف دورات الشحن والتفريغ ، ويمكن أن تحدث أيضًا نتيجة ل الشحن الزائد ، الشحن في درجات حرارة منخفضة للغاية أو شحن سريع متكرر.

سيؤدي الدائرة القصيرة – التي تسمى “الهرب الحراري” في EVs – إلى ارتفاع درجة حرارة خلية البطارية ، مما يؤدي إلى إطلاق غازات قابلة للاشتعال التي تشتعل بعد ذلك. لا يستغرق الأمر سوى خلية واحدة إلى ارتفاع درجة الحرارة ، والتي يمكن أن تحدث بالميلي ثانية.

عندما يبدأ حدث هارب حراري ، من المستحيل التوقف دون تدخل.

وبمجرد تأثر خلية واحدة ، يمكن أن تنتشر بسرعة إلى الآخرين قبل أن تغمر البطارية بأكملها وفي النهاية السيارة.

عندما تكون Ablaze ، تتطلب بطاريات الليثيوم المزيد من الجهد لإطفاءها لأن البطاريات يمكن أن تولد حرارة كافية للمثليين بعد إطفاء الحريق الأولي.

تحذر الخبراء من أن هذه “المراحل النائمة” يمكن أن تستمر لساعات قبل أن تعلقها.

ويمكن أن تسبب درجات الحرارة المرتفعة هذه الغازات في البطارية وتشعر بالحرارة الساخنة لدرجة أنه من الصعب للغاية إخمادها.

عندما يبدأ حدث البطارية الحرارية ، من المستحيل التوقف دون تدخل. ولأن هذا يمكن أن ينتشر إلى خلايا أخرى في البطارية وعادة ما يحترق بسرعة وساخنة للغاية ، فقد يكون من الخطورة محاولة إخماد حريق EV

يوضح بيان صادر عن مجلس إدارة إطفاء الإطفاء الوطني (NFCC): “إن عهد البطاريات ممكن بعد فترات طويلة ، بعد صدمة ميكانيكية أو أخطاء في التدفئة أو البطارية.

قد يتطلبون فترات طويلة من التبريد والمراقبة بعد حريق أو تصادم.

“يمكن أن تكون البطاريات التالفة حساسة للغاية للتنقل ، وقد يتعين على الموظفين التفكير في تطويق مركبة وتسليمها إلى شخص مسؤول.”

ولهذا السبب ، غالبًا ما تثبت أساليب مكافحة الحرائق التقليدية غير فعالة عند محاولة إطفاء النيران EV.

على هذا النحو ، لدى NFCC مجموعة مخصصة من الإرشادات لطاقم خدمة الإطفاء للتعامل مع الحرائق مع السيارات المكهربة.

استثمرت خدمات الإطفاء المختلفة في جميع أنحاء أوروبا وحول العالم في تجمعات الغطس القابلة للنقل ل EVs لتغمرها في الماء لتقليل درجة حرارة البطارية وقتل النيران بشكل أسرع.

في عام 2021 ، أصدرت إدارة إطفاء Leuven في بلجيكا هذه الصور التي توضح كيف تعالج حرائق مركبة البطارية …

رافعة تخفض EV الحارقة في حاوية مليئة بالماء. تم غمر السيارة لتقليل درجة حرارة خلايا البطارية لإطفاء الحريق بشكل أسرع من الطرق التقليدية

كيفية تقليل خطر حرائق البطارية

يقول السيد OTA ، الخبير العالمي المعترف به في بطاريات الليثيوم أيون ، إن الحل الوحيد لمنع حرائق بطارية EV هو دمج تكنولوجيا الوقاية من الحرائق داخل الخلية.

قامت 24m بتطوير نظام – يسمى Impervio – والذي يدعي أنه “قادر بشكل فريد على قمع التشعبات وتحييد الهرب الحراري” قبل أن تبدأ.

وأوضح: “على عكس التقنيات الأخرى ، فإنه لا يراقب فقط الخلايا الفردية ولكنه يمنع الحوادث الحرارية.

يجب أن تتحول الصناعة من التدابير التفاعلية لمحاولة احتواء الحرائق إلى التصميمات الاستباقية التي تمنع الفشل قبل حدوثها.

“بدون نهج تغيير الخطوة هذا ، فإن التحديات المالية والتحديات المالية لن تتكثف إلا مع تسريع اعتماد EV.”

أجرى مصمم البطارية بالفعل اختبارًا جنبًا إلى جنب لخلايا البطارية مع impervio (أسفل) وواحد بدون (أعلى). تم شحن كلاهما بنسبة 100 ٪ ، ثم إلى سعة زائدة بنسبة 100 ٪ لزيادة خطر نمو التغصن بشكل كبير ، كما هو موضح في هذه الرسومات

تدعي أن الخلايا غير الإمبراطورية (في الصورة القاع) بدأت في السراويل القصيرة بعد 15 دقيقة ، مع اصطياد الخلية النار وتنفجر بعد 38 دقيقة. في حين أن تقنيتها (أعلى) لم تشرع في الإشعال بعد ساعة أكثر من 100 ٪ الشحن

يقول مصمم البطارية الأمريكي إنه أجرى بالفعل اختبارًا جنبًا إلى جنب لخلايا البطارية مع impervio وواحد بدونه.

تم شحنها إلى 100 في المائة ، ثم إلى 100 في المائة من القدرة المفرطة لزيادة خطر نمو شجيري بشكل كبير.

يدعي أن الخلايا غير الإمبراطورية بدأت في الانتقال بعد 15 دقيقة ، مع اصطياد الخلية النار وتنفجر بعد 38 دقيقة.

ومع ذلك ، فإن الخلايا التي تحتوي على تقنية الشركة قد رأت “زيادة في درجة الحرارة ضئيلة ، ولم تقصر ولم تطلق النار – حتى بعد ساعة كاملة من الشحن” ، وفقًا لتقاريرها.