As inundações de água salgada são uma grave ameaça de incêndio para VEs e outros dispositivos com baterias

Inundações causadas pelos furacões Helene e Milton infligidas bilhões de dólares em danos em todo o Sudeste em Setembro e Outubro de 2024, arrancando edifícios das suas fundações e destruindo estradas e pontes.Também causou dezenas de veículos elétricos e outros objetos movidos a bateria, como scooters e carrinhos de golfe, possam pegar fogo.

De acordo com uma contagem, 11 carros elétricos e 48 baterias de íons de lítio pegaram fogo após exposição a enchentes salgadas de Helene.Em alguns casos, estes incêndios espalhar para as casas.

Quando uma bateria de íons de lítio pega fogo, ela libera vapores tóxicos, queima violentamente e é extremamente difícil de apagar.Freqüentemente, a única opção dos bombeiros é deixá-lo queimar sozinho.

Principalmente quando essas baterias são mergulhadas em água salgada, elas podem se tornar “bombas-relógio”, nas palavras do Marechal dos Bombeiros do Estado da Flórida, Jimmy Patronis.Isso porque o incêndio nem sempre ocorre imediatamente quando a bateria está inundada.De acordo com a Administração Nacional de Segurança no Trânsito Rodoviário, cerca de 36 EVs inundados pelo furacão Ian na Flórida, em 2022, pegaram fogo, incluindo vários que estavam sendo rebocados após a tempestade em reboques de plataforma.

Muitos consumidores desconhecem este risco e as baterias de iões de lítio são amplamente utilizadas em veículos elétricos e carros híbridos, bicicletas elétricas e scooters, cortadores de relva elétricos e ferramentas elétricas sem fio.

Eu sou um engenheiro mecânico e estou trabalhando para ajudar a resolver problemas de segurança de baterias em nossa sociedade cada vez mais eletrificada.Aqui está o que todos os proprietários devem saber sobre a água e o risco de incêndio na bateria:

A ameaça da água salgada

O gatilho para incêndios em baterias de íons de lítio é um processo chamado fuga térmica – uma sequência em cascata de reações de liberação de calor dentro da célula da bateria.

Sob condições normais de operação, a probabilidade de uma célula de íons de lítio entrar em fuga térmica é menos de 1 em 10 milhões.Mas aumenta acentuadamente se a célula for submetida a tensões elétricas, térmicas ou mecânicas, como curto-circuito, superaquecimento ou perfuração.

A água salgada é um problema particular para as baterias porque o sal dissolvido na água é condutor, o que significa que a corrente elétrica flui facilmente através dele.A água pura não é muito condutiva, mas a condutividade elétrica da água do mar pode ser mais de mil vezes maior do que a da água doce.

Todos os gabinetes de baterias EV usam juntas para isolar seu espaço interno dos elementos externos.Normalmente, eles têm classificações à prova d'água de IP66 ou IP67.Embora estas classificações sejam elevadas, não garantem que a bateria seja estanque quando for imersa durante um longo período de tempo – digamos, mais de 30 minutos.

As baterias também possuem várias portas para equalizar a pressão dentro da bateria e movimentar a energia elétrica para dentro e para fora.Esses podem ser caminhos potenciais para o vazamento de água no compartimento da embalagem.Classificações de vedação inadequadas e defeitos de fabricação também podem permitir que a água entre na bateria se ela estiver imersa.

Como a água leva ao fogo

Todas as baterias possuem dois terminais:Um está marcado como positivo (+) e o outro está marcado como negativo (-).Quando os terminais são conectados a um dispositivo que utiliza eletricidade para realizar trabalho, como uma lâmpada, ocorrem reações químicas dentro da bateria que fazem com que os elétrons fluam do terminal negativo para o positivo.Esse cria uma corrente elétrica e libera a energia armazenada na bateria.

Os elétrons fluem entre os terminais de uma bateria porque as reações químicas dentro da bateria criam potenciais elétricos diferentes entre os dois terminais.Essa diferença é também conhecido como tensão.Quando a água salgada entra em contato com terminais metálicos da bateria com potenciais elétricos diferentes, a bateria pode entrar em curto-circuito, induzindo corrosão rápida e arco elétrico e gerando corrente e calor excessivos.Quanto mais condutivo for o líquido que penetra na bateria, maior será a corrente de curto-circuito e a taxa de corrosão.

Reações rápidas de corrosão dentro da bateria produzem hidrogênio e oxigênio, corroendo materiais dos terminais metálicos no lado positivo da bateria e depositando-os no lado negativo.Mesmo depois que a água é drenada, esses materiais depositados podem formar pontes sólidas de curto-circuito que permanecem dentro da bateria, causando uma fuga térmica retardada.Um incêndio pode começar dias após a bateria ser inundada.

Mesmo uma bateria totalmente descarregada não é necessariamente segura durante inundações.Uma célula de íon-lítio, mesmo com 0% de carga, ainda tem uma diferença de potencial de cerca de três volts entre seus terminais positivo e negativo, de modo que alguma corrente pode fluir entre eles.Para uma série de baterias com muitas células em série – uma configuração típica em carros elétricos – a tensão residual ainda pode ser alta o suficiente para impulsionar essas reações.

Muitos cientistas, incluindo eu e os meus colegas, estamos a trabalhar para compreender a sequência exata de eventos que podem ocorrer numa bateria depois de esta ser exposta à água salgada e levar à fuga térmica.Também estamos procurando maneiras de ajudar a reduzir os riscos de incêndio causados ​​por baterias inundadas.

Isso poderia incluir encontrar maneiras melhores de vedar as baterias;utilização de materiais alternativos e mais resistentes à corrosão para os terminais da bateria;e aplicação de revestimentos à prova d'água nos terminais expostos dentro da bateria.

O que os proprietários de veículos elétricos devem saber

Os carros elétricos ainda são muito seguros para dirigir e possuir na maioria das circunstâncias.No entanto, durante situações extremas, como furacões e inundações, é muito importante evitar que as baterias dos veículos elétricos fiquem submersas em água, especialmente em água salgada.O mesmo se aplica a outros produtos que contêm baterias de íons de lítio.

Para os VE, isto significa evacuar os carros da zona afetada ou estacioná-los em terreno elevado antes que ocorram inundações.Objetos menores, como bicicletas elétricas e ferramentas elétricas, podem ser movidos para os andares superiores dos edifícios ou armazenados em prateleiras altas.

Se você possui um VE que ficou submerso em água por horas ou dias, principalmente em água salgada, os especialistas em segurança pública recomendam tratando-o como um risco de incêndio e colocá-lo em terreno aberto, longe de outras propriedades valiosas.Não tente carregá-lo ou operá-lo.Entre em contato com o fabricante para uma inspeção para avaliar os danos à bateria.

Freqüentemente, um veículo elétrico inundado precisará ser rebocado para inspeção adicional.No entanto, como a fuga térmica pode ocorrer bem após a submersão, o carro não deve ser movido até que tenha sido avaliado profissionalmente.