Литий-ионные аккумуляторы — практически повсеместная технология, имеющая серьезный недостаток: иногда они возгораются.
Видео, на котором экипаж и пассажиры рейса JetBlue лихорадочно выливают воду на свои рюкзаки, стало последним примером более широких опасений по поводу батарей, которые теперь можно найти практически в каждом устройстве, требующем портативного питания. За последнее десятилетие увеличилось количество заголовков о возгораниях литий-ионных батарей, вызванных электровелосипедами, электромобилями и ноутбуками на пассажирских рейсах.
Растущая обеспокоенность общественности вдохновила исследователей по всему миру на работу по повышению безопасности и долговечности литий-ионных аккумуляторов.
В последние годы наблюдается бурный рост инноваций в области аккумуляторов: исследователи создают твердотельные батареи, заменяя легковоспламеняющиеся жидкие электролиты в стандартных литий-ионных батареях более стабильными твердыми электролитными материалами, такими как негорючие гели, неорганические стекла и твердые полимеры.
Исследование, опубликованное на прошлой неделе в журнале Nature, предлагает новый механизм безопасности для предотвращения образования литиевых «дендритов», которые образуются, когда литий-ионные батареи перегреваются из-за перезарядки или повреждают дендритную структуру. Дендриты могут закоротить батареи и вызвать взрывоопасные пожары.
«Каждое исследование дает нам большую уверенность в том, что мы можем решить проблемы безопасности и запаса хода электромобилей», — сказал Чуншэн Ван, профессор химической и биомолекулярной инженерии в Мэрилендском университете и ведущий автор исследования.
Разработка Вана является важным шагом на пути к повышению безопасности литий-ионных аккумуляторов, сказал Юйчжан Ли, доцент кафедры химической инженерии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, который не принимал участия в исследовании.
Ли работает над собственной инновацией, создавая литий-металлическую батарею нового поколения, которая может хранить в 10 раз больше энергии, чем графитовые электроды в традиционных литий-ионных батареях.
Что касается безопасности электромобилей, Ли отметил, что литий-ионные аккумуляторы не так опасны и распространены, как думает общественность, и понимание протоколов безопасности литий-ионных аккумуляторов имеет решающее значение.
«И электромобили, и обычные автомобили несут в себе неотъемлемые риски», — сказал он. «Но я думаю, что электромобили безопаснее, потому что вы не сидите на галлонах легковоспламеняющейся жидкости».
Ли добавил, что важно принимать профилактические меры против перезарядки или после аварии электромобиля.
Исследователи, изучающие возгорания литий-ионных аккумуляторов в некоммерческом Фонде исследований пожаров, обнаружили, что пожары в электромобилях по интенсивности сопоставимы с пожарами в традиционных транспортных средствах с бензиновым двигателем, но пожары в электромобилях, как правило, длятся дольше, требуют больше воды для тушения и с большей вероятностью могут снова воспламениться через несколько часов после того, как пламя погаснет из-за остаточной энергии в аккумуляторе.
Виктория Хатчисон, старший менеджер исследовательской программы фонда, сказала, что электромобили представляют особый риск для пожарных, спасателей и водителей из-за их литий-ионных аккумуляторов. Но это не обязательно означает, что люди должны их бояться, добавила она.
«Мы все еще пытаемся понять, что такое возгорания электромобилей и как лучше всего с ними бороться», — сказал Хатчесон. «Это кривая обучения. У нас уже давно есть автомобили с двигателем внутреннего сгорания, это скорее неизвестность, но нам просто нужно научиться правильно справляться с этими событиями».
Опасения по поводу возгораний электромобилей также могут привести к росту цен на страховку, сказал Мартти Симойоки, эксперт по предотвращению убытков в Международном союзе морского страхования. Он сказал, что страхование электромобилей как груза в настоящее время является одним из наименее привлекательных направлений бизнеса для страховщиков, что может привести к увеличению стоимости страховки для тех, кто хочет перевозить электромобили из-за предполагаемого риска возгорания.
Но исследование Международного союза морского страхования, некоммерческой группы, представляющей страховые компании, показало, что электромобили не более опасны или рискованны, чем обычные автомобили. Фактически, не было подтверждено, что громкий пожар груза у побережья Нидерландов этим летом был вызван электромобилем, несмотря на заголовки, предполагающие обратное, сказал Симойоки.
«Я думаю, что люди неохотно идут на риск», — сказал он. «Если риск высок, то и цена будет выше. В конце концов, за это платит конечный потребитель».
Исправление (7 ноября 2023 г., 9:07 утра по восточному времени): в предыдущей версии этой статьи неправильно было написано имя ведущего автора исследования. Его зовут Ван Чуньшэн, а не Чуньшэн.