Затопление соленой водой представляет собой серьезную угрозу пожара для электромобилей и других устройств с аккумуляторами.

Наводнение в результате ураганов Хелен и Милтон, вызванных ущерб в миллиарды долларов по юго-востоку в сентябре и октябре 2024 года, сбивая здания с фундамента и подрывая дороги и мосты.Это также вызвало десятки электромобили и другие объекты с батарейным питанием, такие как скутеры и тележки для гольфа, могут загореться.

По данным одного из подсчетов, 11 электромобилей и 48 литий-ионных аккумуляторов загорелись после воздействия соленая паводковая вода из Елены.В некоторых случаях эти пожары распространиться по домам.

Когда литий-ионный аккумулятор загорается, он выделяет токсичные пары, сильно горит и потушить его крайне сложно.Зачастую единственный выход для пожарных — позволить ему сгореть самому.

Особенно когда эти батареи замачиваются в соленой воде, они могут стать «тикающие бомбы замедленного действия», - по словам начальника пожарной охраны штата Флорида Джимми Патрониса.Все потому, что пожар не всегда возникает сразу при заливе аккумулятора.По данным Национальной администрации безопасности дорожного движения, около 36 электромобилей затоплены ураганом Ян во Флориде в 2022 году загорелись, в том числе несколько, которые после урагана буксировали на бортовых прицепах.

Многие потребители не подозревают об этом риске, а литий-ионные аккумуляторы широко используются в электромобилях и гибридных автомобилях, электронных велосипедах и скутерах, электрических газонокосилках и аккумуляторных электроинструментах.

я инженер-механик и я работаю над решением проблем безопасности аккумуляторов в нашем все более электрифицированном обществе.Вот что следует знать всем владельцам о воде и риске возгорания аккумуляторной батареи:

Угроза соленой воды

Причиной возгорания литий-ионной батареи является процесс, называемый тепловым разгоном – каскадная последовательность реакций выделения тепла внутри элемента батареи.

При нормальных условиях эксплуатации вероятность выхода литий-ионного элемента из строя при перегреве равна менее 1 из 10 миллионов.Но оно резко возрастает, если ячейка подвергается электрическому, тепловому или механическому воздействию, например, короткому замыканию, перегреву или проколу.

Соленая вода представляет собой особую проблему для аккумуляторов, поскольку соль растворяется в воде. является проводящим, а это означает, что через него легко течет электрический ток.Чистая вода не обладает высокой проводимостью, но электропроводность морской воды может быть очень высокой. более чем в тысячу раз выше чем у пресной воды.

Во всех корпусах аккумуляторных батарей электромобилей используются прокладки, изолирующие их внутреннее пространство от внешних элементов.Как правило, они имеют водонепроницаемость IP66 или IP67.Хотя эти рейтинги высоки, они не гарантируют, что аккумулятор будет водонепроницаемым при погружении в воду на длительный период времени — скажем, более 30 минут.

Аккумуляторные блоки также имеют различные порты для выравнивания давления внутри аккумулятора и подачи и вывода электроэнергии.Это могут быть потенциальные пути попадания воды в корпус рюкзака.Недостаточные характеристики уплотнения и производственные дефекты также могут привести к попаданию воды в аккумуляторный блок, если он погружен в воду.

Как вода приводит к огню

Все аккумуляторы имеют две клеммы:Один отмечен положительным (+), а другой отмечен отрицательным (-).Когда клеммы подключаются к устройству, которое использует электричество для выполнения работы, например к лампочке, внутри батареи происходят химические реакции, которые заставляют электроны перетекать от отрицательной клеммы к положительной.Этот создает электрический ток и высвобождает энергию, запасенную в аккумуляторе.

Электроны движутся между клеммами батареи, поскольку химические реакции внутри батареи создают разные электрические потенциалы между двумя клеммами.Эта разница также известный как напряжение.Когда соленая вода вступает в контакт с металлическими клеммами аккумулятора с разными электрическими потенциалами, аккумулятор может замкнуться, вызывая быструю коррозию и электрическую дугу, а также генерируя чрезмерный ток и тепло.Чем более проводящей является жидкость, проникающая в аккумуляторный блок, тем выше ток короткого замыкания и скорость коррозии.

Быстрые реакции коррозии внутри аккумуляторной батареи приводят к образованию водорода и кислорода, которые разъедают материалы с металлических клемм на положительной стороне батареи и откладывают их на отрицательной стороне.Даже после того, как вода стечет, эти осажденные материалы могут образовывать прочные замыкающие перемычки, которые остаются внутри аккумуляторной батареи, вызывая замедленный температурный разгон.Пожар может начаться дней после залива аккумулятора.

Даже полностью разряженный аккумулятор не обязательно безопасен во время затопления.Литий-ионный элемент, даже при уровне заряда 0%, все еще имеет разность потенциалов около трех вольт между его положительными и отрицательными клеммами, поэтому между ними может протекать некоторый ток.Для аккумуляторной батареи с множеством последовательно соединенных ячеек (типичная конфигурация электромобилей) остаточное напряжение все еще может быть достаточно высоким, чтобы вызывать эти реакции.

Многие ученые, в том числе я и мои коллеги, работают над тем, чтобы понять точную последовательность событий, которые могут произойти в аккумуляторной батарее после того, как она подвергнется воздействию соленой воды и привести к выходу из строя.Мы также ищем способы снизить риск возгорания из-за затопления аккумуляторных блоков.

Они могут включать поиск более эффективных способов герметизации аккумуляторных блоков;использование альтернативных, более устойчивых к коррозии материалов для клемм аккумулятора;и нанесение водонепроницаемого покрытия на открытые контакты внутри аккумуляторного блока.

Что следует знать владельцам электромобилей

Электромобили по-прежнему очень безопасны в управлении и владении в большинстве случаев.Однако во время экстремальных ситуаций, таких как ураганы и наводнения, очень важно не допускать погружения аккумуляторных батарей электромобиля в воду, особенно соленую.То же самое относится и к другим продуктам, содержащим литий-ионные батареи.

Для электромобилей это означает эвакуацию автомобилей из пострадавшей зоны или парковку их на возвышенности до того, как произойдет затопление.Небольшие предметы, такие как электронные велосипеды и электроинструменты, можно переносить на верхние этажи зданий или хранить на высоких полках.

Если у вас есть электромобиль, который находился в воде от нескольких часов до нескольких дней, особенно в соленой воде, эксперты по общественной безопасности рекомендуют рассматривать это как опасность пожара и размещение его на открытой местности вдали от другого ценного имущества.Не пытайтесь заряжать или использовать его.Обратитесь к производителю для проверки и оценки повреждения аккумулятора.

Зачастую затопленный электромобиль приходится отбуксировать для дальнейшего осмотра.Однако, поскольку тепловой разгон может произойти и после погружения в воду, автомобиль не следует перемещать. пока оно не будет подвергнуто профессиональной оценке.