Пожары литий-ионных аккумуляторов: как они распространяются так быстро?

Литий-ионные аккумуляторы, которые питают тысячи электронных велосипедов и электронных скутеров, являются причиной постоянно растущей доли пожаров в Нью-Йорке.

К настоящему времени большинство из нас видели зернистое видео наблюдения, на котором батареи взрываются белыми вспышками пламени. Но наблюдение за их взрывом вблизи помогает понять, почему эти аккумуляторные элементы представляют собой такую ​​проблему для современной пожарной безопасности.

Команда NBC New York I-Team в партнерстве с Telemundo 47 Investiga предоставила зрителям подробное и личное представление о том, как развивается возгорание литий-ионной батареи, минута за минутой. С помощью лабораторий VTEC в Бронксе мы пробили аккумулятор электронного скутера в пожаробезопасном помещении, оборудованном несколькими камерами.

Записи демонстрации показывают, как повреждение одного элемента батареи внутри блока приводит к цепной реакции, называемой «тепловым выходом из-под контроля». По сути, когда один элемент батареи сгорает, огромное количество тепла передается следующему элементу, что приводит к его возгоранию. Затем это тепло передается следующей ячейке и так далее.

«Тепловой разгон заключается в том, что батарея переходит в воспламенение и сгорание, и этот процесс продолжается до тех пор, пока не израсходует всю свою энергию», — сказал Нил Шульц, исполнительный директор VTEC Laboratories. «В течение этого периода времени он выделяет большое количество тепла и высокую температуру и является хорошим источником воспламенения для других объектов вокруг него или в контакте с ним».

Видеодемонстрация также показала, почему возгорание литий-ионных аккумуляторов может быть таким обманчивым.

После прокола первого аккумуляторного элемента в блоке сначала в комнате появился столб дыма, но примерно через четыре минуты дым в основном рассеялся и видимого пламени не было. Неопытный глаз мог бы решить, что огонь потух. Но аккумуляторный блок все еще нагревался, и примерно через пять минут следующий аккумуляторный элемент лопнул, вновь зажег огонь и, в свою очередь, поджег близлежащий картон.

С этого момента каждому последующему элементу батареи требовалось все меньше и меньше времени, чтобы перегреться и загореться.

Примерно через 11 минут после начала демонстрации каскад перегретых элементов привел к последнему взрыву, настолько сильному, что сломалось оборудование, удерживающее аккумуляторный блок.

Идея прокалывания элементов аккумуляторной батареи для моделирования того, что происходит при возгорании литий-ионной батареи, не нова. В 2020 году Министерство транспорта США спонсировало исследование с использованием теста на прокол, чтобы определить, может ли покрытие аккумуляторных элементов слегка влажным губчатым материалом подавить пламя. Доктор Джеймс Кинтьер, главный исследователь исследования и эксперт по пожарной безопасности Университета Мэриленда, заявил, что испытание прошло успешно.

«Вода в губке начинает кипеть на поверхности батареи, а затем охлаждает батарею и подавляет реакцию взлетно-посадочной полосы внутри батареи», — сказал Кинтьер.

Важно подчеркнуть, что как в эксперименте Квинтьера, так и в демонстрации I-Team/Investiga элементы аккумуляторной батареи были намеренно повреждены и не загорелись сами по себе. Но нетрудно представить, что какой-то процент аккумуляторов электронных велосипедов или электронных скутеров выходит из строя или выходит из строя на оживленных городских улицах, что приводит к повышенному риску возгорания.

По данным мэрии Нью-Йорка, аккумуляторы в электронных велосипедах и электросамокатах стали причиной 220 пожаров в 2022 году по сравнению с 44 пожарами в 2020 году. За первые два месяца этого года возгорания литий-ионных аккумуляторов уже унесли жизни двух человек и стали причиной 40 травм.

Группа под названием Los Deliveristas Unidos теперь подталкивает Нью-Йорк к введению новой минимальной заработной платы для работников службы доставки, многие из которых полагаются на электронные велосипеды, отчасти потому, что более высокий доход позволит им приобретать сертифицированные аккумуляторные блоки, которые, как правило, безопаснее, но также более дорогой.

«Многие доставщики могли бы инвестировать в более безопасные аккумуляторы, если бы им действительно платили достойную зарплату», — сказала Лигия Гуальпа, директор проекта Workers Justice Project, бруклинской некоммерческой организации, которая выступает за низкую заработную плату, в основном рабочих-иммигрантов.