Dlaczego baterie się palą: ucieczka termiczna wyjaśniona bez chemii

Co jest w ogniwie

Ogniwo litowo-jonowe to dwie elektrody rozdzielone cienką folią, czyli separatorem, zanurzone w elektrolicie. Elektrolit jest palny. Separator ma kilkanaście mikrometrów grubości. Dopóki te warstwy są nienaruszone, energia płynie kontrolowanie. Gdy separator zostanie przebity, uszkodzony albo stopiony, elektrody stykają się bezpośrednio i cała zgromadzona energia zamienia się w ciepło w jednym miejscu.

Pakiet w hulajnodze to kilkadziesiąt takich ogniw obok siebie. W e-bike'u podobnie. Każde z nich ma w sobie energię porównywalną z małą petardą, a wszystkie razem siedzą w zamkniętej obudowie.

Jak zaczyna się ucieczka termiczna

Ucieczka termiczna to reakcja, w której ogniwo samo się nagrzewa szybciej, niż oddaje ciepło. Zaczyna się od jednego ogniwa, które przekroczyło krytyczną temperaturę. Przyczyny są zwykle cztery:

• Zwarcie wewnętrzne. Separator przebity przez uszkodzenie mechaniczne, upadek, wgniecenie, albo przez osady litu po ładowaniu na mrozie.
• Przeładowanie. Ładowarka o złym napięciu albo uszkodzony BMS pozwalają napięciu ogniwa przekroczyć bezpieczny próg. Elektrolit zaczyna się rozkładać.
• Przegrzanie z zewnątrz. Pakiet na słońcu, przy grzejniku, ładowany zaraz po intensywnej jeździe.
• Wada fabryczna. Zanieczyszczenie w ogniwie, które po setkach cykli przebija separator. Dotyczy częściej tanich ogniw bez kontroli jakości.

Gdy jedno ogniwo wejdzie w reakcję, nagrzewa sąsiednie. Te wchodzą w reakcję po kolei. Dlatego pożar pakietu trwa minuty, a nie sekundy, i dlatego po pozornym ugaszeniu potrafi wrócić po kwadransie: kolejne ogniwo właśnie osiągnęło temperaturę krytyczną.

Dlaczego nie da się tego ugasić jak zwykłego ognia

Trzy powody. Po pierwsze, reakcja w ogniwie wytwarza własny tlen, więc odcięcie dostępu powietrza kocem gaśniczym nie zatrzymuje jej. Po drugie, ciepło jest w środku obudowy, gdzie woda ani proszek nie docierają. Po trzecie, gazy wydzielane przez ogniwa są palne i toksyczne, a w zamkniętym pomieszczeniu gromadzą się pod sufitem.

Straż pożarna gasi takie pożary dużymi ilościami wody, chłodząc pakiet przez długi czas, albo wynosi go na zewnątrz i pozwala się wypalić. W domu nie masz żadnej z tych opcji. Dlatego jedyna sensowna reakcja to wyjść, zamknąć drzwi i zadzwonić pod 112. Gaśnica proszkowa albo koc mogą co najwyżej ograniczyć ogień na podłodze i meblach, żeby zyskać sekundy na wyjście.

Ile masz czasu

To zależy od pojemności pakietu, wielkości pomieszczenia i tego, co jest obok. Dym i gazy w małym przedpokoju wypełniają przestrzeń pod sufitem w ciągu kilkudziesięciu sekund. W większym pokoju z otwartym oknem dłużej. Zbudowaliśmy symulator pożaru baterii w mieszkaniu, który pokazuje to dla Twojego metrażu: ile sekund zostaje, zanim dym zejdzie do wysokości głowy, i kiedy temperatura przy suficie staje się groźna. Warto go uruchomić raz, żeby zobaczyć, jak szybko to idzie, i dlatego nie ładować w przedpokoju.

Co realnie zwiększa ryzyko

Pierwsze cztery wiersze odpowiadają za większość incydentów. Jeśli Twój pakiet nie pasuje do żadnego z nich, ryzyko jest niskie. Jeśli nie wiesz, w jakim jest stanie, dwuminutowy test daje pierwszą odpowiedź, a pomiar laboratoryjny pokazuje, czy w pakiecie jest sekcja, która zachowuje się inaczej niż reszta.

Co robić, gdy to się zaczyna

1. Jeśli pakiet syczy, dymi albo czujesz ostry chemiczny zapach: odłącz ładowarkę, jeśli jest to bezpieczne, i wyjdź z pomieszczenia.
2. Jeśli masz pewność, że zdążysz, wynieś pojazd na zewnątrz, na beton, z dala od budynku. Nie rób tego, jeśli widzisz płomień.
3. Zamknij drzwi do pomieszczenia. To spowalnia rozprzestrzenianie się dymu.
4. Zadzwoń pod 112 i powiedz, że pali się bateria litowo-jonowa. Straż wie, co to oznacza.
5. Nie wracaj po rzeczy. Nie gaś wodą z kubka. Nie przykrywaj kocem, jeśli jest ogień.

Większość tego tekstu jest o tym, co zrobić wcześniej, bo potem nie ma już wiele do zrobienia. Zdrowy pakiet, oryginalna ładowarka, ładowanie w dzień, w miejscu, które nie jest drogą ucieczki, i urządzenie, które pilnuje ładowania, gdy Cię nie ma. To cała lista.