سیل خطر آتش‌سوزی در باتری‌های خودروهای برقی را از آب شور افزایش می‌دهد

در پی طوفان، امدادگران برای پاکسازی آوار و نجات جان‌ها با زمان مسابقه می‌دهند. با این حال، در میان این آشفتگی، یک خطر جدید پدیدار شده است: خودروهای برقی (EV) که آتش می‌گیرند. این حوادث، تصادفات تصادفی نیستند، بلکه نتیجه یک تهدید پنهان هستند—نفوذ آب شور به باتری‌های لیتیوم یونی. چه چیزی باعث چنین واکنش‌های خطرناکی می‌شود و چگونه می‌توان از فجایع آینده جلوگیری کرد؟

اخیراً، طوفان ایان فلوریدا و جنوب شرقی ایالات متحده را ویران کرد و باعث تخریب و سیل گسترده شد. در طول تلاش‌های بازیابی، امدادگران با آتش‌سوزی‌های متعدد خودروهای برقی در وسایل نقلیه مجهز به باتری‌های لیتیوم یونی مواجه شدند. تحقیقات نشان داد که قرار گرفتن در معرض آب شور علت اصلی بوده است. بسیاری از وسایل نقلیه در آب‌های سیلاب غوطه‌ور شده بودند و قرار گرفتن در معرض آب شور به طرز چشمگیری عملکرد باتری‌های لیتیوم یونی را کاهش می‌دهد و واکنش‌های شیمیایی را که خطرات آتش‌سوزی شدیدی را به همراه دارد، تحریک می‌کند. سوابق ثبت وسایل نقلیه نشان می‌دهد که بیش از 7000 خودروی برقی در شهرستان لی در فلوریدا به تنهایی ممکن است تحت تأثیر قرار گرفته باشند—تعدادی تکان‌دهنده که بر وخامت این تهدید نوظهور تأکید می‌کند.

باتری‌های لیتیوم یونی از یک کاتد، آند، الکترولیت و جداکننده تشکیل شده‌اند. الکترولیت حرکت یون‌های لیتیوم را بین الکترودها تسهیل می‌کند، در حالی که جداکننده از تماس مستقیم بین کاتد و آند برای جلوگیری از اتصال کوتاه جلوگیری می‌کند. آب شور، به ویژه آب دریا، بسیار رسانا و خورنده است. هنگامی که به یک باتری لیتیوم یونی نفوذ می‌کند، یک واکنش زنجیره‌ای را آغاز می‌کند که می‌تواند منجر به خرابی فاجعه‌بار شود.

• تجزیه الکترولیت: یون‌های کلرید موجود در آب شور با الکترولیت واکنش نشان می‌دهند و باعث تجزیه آن و آزاد شدن گازها و گرما می‌شوند. تجمع گاز فشار داخلی را افزایش می‌دهد و به طور بالقوه منجر به تورم یا انفجار باتری می‌شود. در همین حال، گرما واکنش‌های شیمیایی را تسریع می‌کند و یک حلقه بازخورد خطرناک ایجاد می‌کند.
• خوردگی الکترود: یون‌های کلرید مواد کاتد و آند را خورده و یکپارچگی ساختاری باتری را به خطر می‌اندازند. خوردگی ظرفیت را کاهش می‌دهد، مقاومت داخلی را افزایش می‌دهد و بی‌ثباتی را افزایش می‌دهد.
• خرابی جداکننده: آب شور خواص عایق جداکننده را کاهش می‌دهد. اگر جداکننده از کار بیفتد، الکترودها ممکن است مستقیماً با یکدیگر تماس پیدا کنند و باعث اتصال کوتاه و تولید گرمای شدید شوند.
• خطر اتصال کوتاه: رسانایی آب شور می‌تواند مسیرهای جریان ناخواسته را بین الکترودها ایجاد کند و انرژی را به سرعت آزاد کرده و آتش‌سوزی را شعله‌ور کند.

با توجه به خطرات شدیدی که باتری‌های لیتیوم یونی آسیب‌دیده ایجاد می‌کنند، کشتی‌ها، بنادر و حمل‌کنندگان باید احتیاط بیشتری را برای جلوگیری از بارگیری خودروهای برقی به خطر افتاده در کشتی‌های تجاری اعمال کنند. هشدار ایمنی 01-22 گارد ساحلی ایالات متحده هشدار ایمنی 01-22 تأکید می‌کند که خودروهای برقی که در معرض سیل یا آب شور قرار گرفته‌اند باید به عنوان خطرات احتمالی آتش‌سوزی در نظر گرفته شوند و با احتیاط شدید با آنها برخورد شود.

برای کاهش خطرات، گارد ساحلی از ذینفعان می‌خواهد که اقدامات زیر را اتخاذ کنند:

1. بررسی مقررات حمل و نقل وسایل نقلیه: به طور کامل الزامات تحت مقررات مواد خطرناک (49 CFR) و کد بین‌المللی کالاهای خطرناک دریایی (IMDG) را بررسی کنید. تمام باتری‌های لیتیوم به عنوان مواد خطرناک طبقه‌بندی می‌شوند که توسط اداره ایمنی مواد خطرناک و خطوط لوله (PHMSA) تنظیم می‌شوند. رعایت راهنمای حمل‌کننده برای باتری‌های لیتیوم الزامی است.
2. ارزیابی الزامات اضافی برای باتری‌های آسیب‌دیده: با اطلاعیه مشاوره ایمنی PHMSA در مورد حمل و نقل باتری‌های لیتیوم آسیب‌دیده یا معیوب مشورت کنید. مقررات ویژه 376 کد IMDG قبل از حمل باتری‌های به خطر افتاده، مجوز PHMSA یا گارد ساحلی را الزامی می‌کند.
3. حفظ هوشیاری: اطمینان حاصل کنید که خودروهای برقی آسیب‌دیده در کشتی‌ها بارگیری نمی‌شوند، در تأسیسات بندری ذخیره نمی‌شوند یا در کانتینرها مهر و موم نمی‌شوند. همه پرسنل باید از پروتکل‌های ایمنی سختگیرانه پیروی کنند.

در حالی که بهبود جابجایی و مقررات ضروری است، راه‌حل‌های بلندمدت در پیشرفت فناوری باتری نهفته است. پیشرفت‌های امیدوارکننده عبارتند از:

• باتری‌های حالت جامد: جایگزینی الکترولیت‌های مایع با جایگزین‌های جامد می‌تواند خطرات آتش‌سوزی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
• الکترولیت‌های پیشرفته: الکترولیت‌های غیر قابل اشتعال و مقاوم در برابر حرارت ممکن است پایداری باتری را افزایش دهند.
• سیستم‌های مدیریت باتری پیشرفته (BMS): الگوریتم‌های نظارت هوشمندتر می‌توانند ناهنجاری‌ها را زودتر تشخیص دهند.
• بهبودهای ساختاری: طراحی‌های تقویت‌شده ممکن است در برابر استرس‌های محیطی مقاومت بهتری داشته باشند.

با افزایش پذیرش خودروهای برقی، رسیدگی به این چالش‌های ایمنی مستلزم همکاری در سراسر صنایع، تنظیم‌کننده‌ها و تولیدکنندگان خواهد بود. تنها از طریق اقدامات پیشگیرانه می‌توان وعده حمل و نقل پایدار را بدون به خطر انداختن ایمنی عمومی محقق کرد.