Літій-іонні акумулятори – це майже повсюдна технологія з серйозним недоліком: вони іноді спалахують.
Відео, на якому екіпаж та пасажири рейсу JetBlue шалено ллють воду на свої рюкзаки, стало черговим прикладом ширшої стурбованості щодо батарей, які зараз можна знайти майже в кожному пристрої, що потребує портативного живлення. Протягом останнього десятиліття почастішали заголовки про пожежі літій-іонних батарей, спричинені електровелосипедами, електромобілями та ноутбуками на пасажирських рейсах.
Зростаюча стурбованість громадськості надихнула дослідників у всьому світі працювати над покращенням безпеки та довговічності літій-іонних акумуляторів.
Інновації в галузі акумуляторів переживають стрімкий розвиток останніми роками, і дослідники створюють твердотільні акумулятори, замінюючи легкозаймисті рідкі електроліти у стандартних літій-іонних акумуляторах більш стабільними твердими електролітними матеріалами, такими як негорючі гелі, неорганічне скло та тверді полімери.
Дослідження, опубліковане минулого тижня в журналі Nature, пропонує новий механізм безпеки для запобігання утворенню літієвих «дендритів», які утворюються, коли літій-іонні акумулятори перегріваються через перезаряджання або пошкоджують дендритну структуру. Дендрити можуть спричинити коротке замикання акумуляторів та вибухонебезпечні пожежі.
«Кожне дослідження дає нам більшу впевненість у тому, що ми можемо вирішити проблеми безпеки та запасу ходу електромобілів», — сказав Чоншен Ван, професор хімічної та біомолекулярної інженерії в Університеті Меріленду та провідний автор дослідження.
Розробка Ванга є важливим кроком до підвищення безпеки літій-іонних акумуляторів, сказав Юйчжан Лі, доцент кафедри хімічної інженерії в Каліфорнійському університеті в Лос-Анджелесі, який не брав участі в дослідженні.
Лі працює над власною інновацією, створюючи літій-металевий акумулятор наступного покоління, який може зберігати в 10 разів більше енергії, ніж графітові електроди в традиційних літій-іонних акумуляторах.
Коли йдеться про безпеку електромобілів, Лі сказав, що літій-іонні акумулятори не такі небезпечні чи поширені, як думає громадськість, і розуміння протоколів безпеки літій-іонних акумуляторів є критично важливим.
«Як електромобілі, так і звичайні транспортні засоби мають свої невід’ємні ризики», – сказав він. «Але я вважаю, що електромобілі безпечніші, бо ви не сидите на галонах легкозаймистої рідини».
Лі додав, що важливо вживати профілактичних заходів проти перезаряджання або після аварії з електромобілем.
Дослідники, які вивчають пожежі літій-іонних акумуляторів у некомерційній організації Fire Research Foundation, виявили, що пожежі в електромобілях за інтенсивністю порівнянні з пожежами в традиційних автомобілях з бензиновим двигуном, але пожежі в електромобілях, як правило, тривають довше, потребують більше води для гасіння та частіше спалахують знову через кілька годин після зникнення полум'я через залишкову енергію в акумуляторі.
Вікторія Гатчісон, старший менеджер дослідницької програми фонду, сказала, що електромобілі становлять особливу небезпеку для пожежників, рятувальників та водіїв через свої літій-іонні акумулятори. Але це не обов'язково означає, що люди повинні їх боятися, додала вона.
«Ми все ще намагаємося зрозуміти, що таке пожежі в електромобілях і як найкраще з ними боротися», – сказав Гатчесон. «Це процес навчання. У нас вже давно є автомобілі з двигунами внутрішнього згоряння, це скоріше невідомо, але нам просто потрібно навчитися правильно реагувати на такі події».
Занепокоєння щодо пожеж в електромобілях також може призвести до зростання цін на страхування, сказав Мартті Сімойокі, експерт із запобігання збиткам Міжнародного союзу морського страхування. Він сказав, що страхування електромобілів як вантажу наразі є одним із найменш привабливих напрямків бізнесу для страховиків, що може збільшити вартість страхування для тих, хто хоче перевозити електромобілі, через передбачуваний ризик пожежі.
Але дослідження Міжнародного союзу морського страхування, некомерційної групи, що представляє страхові компанії, показало, що електромобілі не є більш небезпечними чи ризикованими, ніж звичайні автомобілі. Насправді, не було підтверджено, що гучна пожежа вантажу біля узбережжя Нідерландів цього літа була спричинена електромобілем, попри заголовки, які стверджували про інше, сказав Сімойокі.
«Я думаю, що люди неохоче ризикують», – сказав він. «Якщо ризик високий, ціна буде вищою. Зрештою, за це платить кінцевий споживач».
Виправлення (7 листопада 2023 р., 9:07 ранку за східним часом): У попередній версії цієї статті було неправильно написано ім'я провідного автора дослідження. Його звати Ван Чуньшен, а не Чуньшен.