바닷물 범람은 EV 및 배터리가 장착된 기타 장치에 심각한 화재 위협이 됩니다.

허리케인 Helene과 Milton으로 인한 홍수 수십억 달러의 피해 2024년 9월과 10월에 남동부 전역에 걸쳐 건물이 기초에서 밀려나고 도로와 다리가 무너졌습니다.그로 인해 수십 건의 피해도 발생했습니다. 전기 자동차 및 기타 배터리로 구동되는 물체, 스쿠터, 골프카트 등의 물건에 불이 붙을 수 있습니다.

한 집계에 따르면 전기차 11대와 리튬이온 배터리 48개가 노출된 후 화재가 발생했습니다. Helene의 짠 홍수 물.어떤 경우에는 이러한 화재가 발생합니다. 가정으로 확산.

리튬이온 배터리 팩에 불이 붙으면, 유독 가스를 방출하고 격렬하게 화상을 입습니다. 그리고 꺼내기가 매우 어렵습니다.흔히 소방관의 유일한 선택은 불이 저절로 타도록 두는 것입니다.

특히 이러한 배터리를 바닷물에 담그면 “똑딱거리는 시한폭탄,” 플로리다 주 소방관 지미 패트로니스(Jimmy Patronis)의 말입니다.배터리가 침수됐다고 항상 바로 화재가 발생하는 것은 아니기 때문이다.미국 도로교통안전청에 따르면, 허리케인 이안으로 인해 약 36대의 EV가 침수되었습니다. 2022년 플로리다에서는 폭풍 이후 평상형 트레일러로 견인되던 여러 대를 포함하여 화재가 발생했습니다.

많은 소비자들은 이러한 위험을 인식하지 못하고 있으며 리튬 이온 배터리는 EV 및 하이브리드 자동차, 전기 자전거 및 스쿠터, 전기 잔디 깎는 기계 및 무선 전동 공구에 널리 사용됩니다.

나는 기계 엔지니어 점점 더 전기화되는 사회의 배터리 안전 문제를 해결하기 위해 노력하고 있습니다.모든 소유자가 물과 배터리 화재 위험에 대해 알아야 할 사항은 다음과 같습니다.

바닷물의 위협

리튬 이온 배터리 화재의 원인은 배터리 셀 내부의 연속적인 열 방출 반응인 열 폭주라는 과정입니다.

정상적인 작동 조건에서 리튬 이온 셀이 열폭주에 빠질 확률은 다음과 같습니다. 천만분의 1 미만.그러나 셀이 단락, 과열 또는 펑크와 같은 전기적, 열적 또는 기계적 스트레스를 받으면 급격히 증가합니다.

소금물은 배터리에 특히 문제가 됩니다. 왜냐하면 소금이 물에 녹아 있기 때문입니다. 전도성이 있다, 이는 전류가 쉽게 흐른다는 것을 의미합니다.순수한 물은 전도성이 크지 않지만 바닷물의 전기 전도성은 천 배 이상 높아 신선한 물보다.

모든 EV 배터리 팩 인클로저는 개스킷을 사용하여 외부 요소로부터 내부 공간을 밀봉합니다.일반적으로 그들은 IP66 또는 IP67의 방수 등급.이러한 등급은 높지만 장기간(예: 30분 이상) 물에 담가도 배터리의 방수가 보장되지는 않습니다.

배터리 팩에는 배터리 내부의 압력을 균일하게 하고 전력을 들어오고 나가는 다양한 포트도 있습니다.이는 물이 팩 인클로저로 누출될 수 있는 잠재적인 경로가 될 수 있습니다.부적절한 밀봉 등급과 제조 결함으로 인해 배터리 팩이 물에 잠겨 있을 경우 물이 배터리 팩 안으로 들어갈 수도 있습니다.

물이 어떻게 불로 이어지는가

모든 배터리에는 두 개의 단자가 있습니다.하나는 양수(+)로 표시되고 다른 하나는 음수(-)로 표시됩니다.전구와 같이 전기를 사용하여 작업을 수행하는 장치에 단자를 연결하면 배터리 내부에서 화학 반응이 발생하여 전자가 음극에서 양극 단자로 흐르게 됩니다.이것 전류를 생성한다 그리고 배터리에 저장된 에너지를 방출합니다.

배터리 내부의 화학 반응으로 인해 두 단자 사이에 서로 다른 전위가 생성되기 때문에 배터리 단자 사이에 전자가 흐릅니다.이 차이는 전압이라고도 함.전위가 다른 금속 배터리 단자에 바닷물이 닿으면 배터리가 단락될 수 있습니다., 급속한 부식과 전기 아크를 유발하고 과도한 전류와 열을 발생시킵니다.배터리 팩에 침투하는 액체의 전도성이 높을수록 단락 전류와 부식 속도가 높아집니다.

배터리 팩 내의 급속한 부식 반응으로 인해 수소와 산소가 생성되고, 배터리 양극 측의 금속 단자에 있는 물질이 부식되어 음극 측에 침전됩니다.물이 빠져나간 후에도 이러한 침전된 물질은 배터리 팩 내부에 남아 있는 견고한 단락 브리지를 형성하여 지연된 열 폭주를 일으킬 수 있습니다.화재가 발생할 수 있습니다 배터리가 침수된 지 며칠 후.

완전히 방전된 배터리 팩이라도 침수 시에는 반드시 안전한 것은 아닙니다.리튬 이온 셀은 0% 충전 상태에서도 양극 단자와 음극 단자 사이에 약 3V의 전위차가 있으므로 일부 전류가 이들 사이에 흐를 수 있습니다.많은 셀이 직렬로 연결된 배터리 스트링(전기 자동차의 일반적인 구성)의 경우 잔류 전압은 여전히 ​​이러한 반응을 유도할 만큼 충분히 높을 수 있습니다.

저와 동료들을 포함한 많은 과학자들은 배터리 팩이 바닷물에 노출된 후 열 폭주로 이어질 때 배터리 팩에서 발생할 수 있는 사건의 정확한 순서를 이해하기 위해 노력하고 있습니다.우리는 또한 침수된 배터리 팩으로 인한 화재 위험을 줄이는 데 도움이 되는 방법을 찾고 있습니다.

여기에는 배터리 팩을 밀봉하는 더 나은 방법을 찾는 것이 포함될 수 있습니다.배터리 단자에 부식 방지성이 더 높은 대체 재료를 사용합니다.배터리 팩 내부의 노출된 단자에 방수 코팅을 적용하는 단계를 포함합니다.

EV 소유자가 알아야 할 사항

전기 자동차는 여전히 대부분의 상황에서 운전하고 소유하기에 매우 안전합니다.그러나 허리케인이나 홍수와 같은 극한 상황에서는 EV 배터리 팩이 물, 특히 바닷물에 잠기지 않도록 하는 것이 매우 중요합니다.리튬이온 배터리를 탑재한 다른 제품도 마찬가지다.

전기차의 경우 홍수가 발생하기 전에 차량을 피해 지역 밖으로 대피하거나 고지대에 주차하는 것을 의미합니다.전기자전거, 전동 공구 등 작은 물체는 건물 위층으로 옮기거나 높은 선반에 보관할 수 있습니다.

몇 시간에서 며칠 동안 물, 특히 바닷물에 잠겨 있던 EV를 소유하고 있는 경우 공공 안전 전문가는 다음을 권장합니다. 화재 위험으로 처리 다른 귀중한 자산과 떨어진 열린 땅에 보관합니다.충전하거나 작동하려고 시도하지 마십시오.배터리 손상을 평가하려면 제조업체에 문의하세요.

침수된 전기 자동차는 추가 검사를 위해 견인되어야 하는 경우가 많습니다.다만, 물에 잠긴 후에도 열폭주가 발생할 수 있으므로 차량을 움직이지 마십시오. 전문적으로 평가될 때까지.