Jsou lithium-iontová elektrická auta bezpečná?

Notebooky vybavené lithium-iontovými bateriemi se občas přehřívají a vznítí. To některé lidi znepokojuje používání tohoto typu baterie v nových elektrických sportovních autech a sadách pro přeměnu konvenčních automobilů a hybridních vozidel na plně elektrická auta.

Je to vzrušující doba pro elektrická vozidla – s pravidelnými oznámeními o navyšování kapacit pro skladování materiálů baterií (viz Battery Breakthrough ) a exotickými, drahými vozidly, která mají přijít na trh, jako je nedávno oznámený sportovní vůz z Tesla Motors ze San Carlos, CA. Elektromobily ale v minulosti selhaly. Pokud tentokrát uspějí, budou muset získat nadvládu nad běžným spotřebitelem, což bude mimo jiné znamenat prokázání toho, že výkonné baterie jsou bezpečné.

Lithium-iontové baterie jsou již dlouho oblíbené pro napájení notebooků a mobilních telefonů, protože jsou malé a lehké. Ale sbalit tolik energie do malého prostoru je také nebezpečné. Je známo, že baterie vzplanuly, někdy násilně; a protože jak palivo, tak okysličovadlo jsou součástí baterie, nelze je udusit jako běžné požáry, říká Dan Doughty, který řídí testování lithium-iontových baterií v Sandia National Laboratories v Albuquerque, NM.

Klíčovými bezpečnostními výzvami je zabránění přebíjení, přehřátí a poškození při nehodě. V každém případě se chemické reakce mohou vymknout kontrole a způsobit tepelný únik, který může generovat teploty dostatečně horké na roztavení hliníku a způsobit explozi baterií, říká.

Podle Americké komise pro bezpečnost spotřebních výrobků došlo v letech 2003 až 2005 k více než 300 incidentům, které se týkaly přehřátí nebo vznícení lithium-iontových baterií notebooků a mobilních telefonů. Mnoho incidentů zahrnovalo zranění osob.

Tento potenciální problém s lithium-iontovými bateriemi se ve vozidlech násobí tisíci. Například v případě vozu Tesla Motors je za prostorem pro cestující zabaleno téměř 7 000 baterií, které pohánějí vůz (na impozantních 60 mph za přibližně čtyři sekundy).

Ale společnost udělala hodně, aby udržela svůj bateriově napájený systém v bezpečí – mnohem víc, než se dělá u notebooků, říká generální ředitel Martin Eberhard.

Aby udrželi teploty pod kontrolou, inženýři společnosti Tesla vyvinuli elektronicky řízený systém chlazení kapalinou. Zahrnovaly také ochranu proti přebití, tři vrstvy pojistek a senzory, které spustí odpojení baterií v případě vysokých teplot, náhlého nárazu nebo převrácení. Ve skutečnosti bylo rozhodnutí použít mnoho malých baterií namísto několika velmi velkých zčásti z hlediska bezpečnosti – každá baterie a její relativně malé množství uložené energie ve srovnání s celým systémem je izolováno a chráněno ve vlastním ocelovém pouzdře. A celý systém je také zapouzdřen pro ochranu v případě nehody.

Mark Verbrugge, odborník na baterie ve výzkumném a vývojovém centru GM ve Warrenu, MI, říká, že taková bezpečnostní opatření by měla být dostatečná, aby baterie zůstaly v bezpečí. Přesto jeden faktor zůstává mimo přímou kontrolu automobilek. Jedna věc, která OEM skutečně znepokojuje, je, že nemůžete kontrolovat nekvalitní výrobu, protože se týká bezpečnosti, říká. Například, říká Verbrugge, pokud se dvě elektrody dotknou, protože je špatně vyrobena, máte problém.

Takový vnitřní zkrat může spustit nekontrolovanou chemickou reakci, říká Sandia's Doughty a dodává, že pokud dojde k chybě ve výrobě a dojde k vnitřnímu zkratu, není nic, co byste udělali externě, abyste tuto reakci přerušili. Takové problémy jsou vzácné, vyskytují se v jednom z deseti milionů buněk v laptopech a jiné elektronice, říká Doughty. Ale říká: Pokud je 7 000 článků a dojde k jednomu z deseti milionů selhání, spočítáte, kolik vozidel bude mít problém s článkem.

I když se špatná baterie dostane do vozidla, nemusí to být velký problém. Navrhli jsme to tak, že když sáhnete do naší baterie a úmyslně zapálíte jednu z baterií, nerozšíří se do sousedních článků, říká Eberhard. Uvádí dva důvody: každá baterie je dodávána v ocelovém pouzdře a kapalinový chladicí systém může odvádět přebytečné teplo.

Přesto Doughty říká, že během testů viděl prudké exploze typu, který by mohl potenciálně roztrhnout ocelové pouzdro. Pokud také selže kapalinové chlazení, jedna baterie by mohla způsobit přehřátí sousedních baterií a spustit kaskádu malých výbuchů. Doughty říká, že společnosti vyrábějící elektromobily mohou být schopny zkonstruovat systémy, které jsou přijatelně bezpečné, ale poznamenává, že ačkoli inženýři mají vždy více úrovní bezpečnosti, nejhorší nehody se stávají, když kvůli velmi vzácné události dvě nebo více z těchto více vrstev jsou ohroženy.

I když je taková nehoda vzácná, stále může dojít k odporu proti elektrickým vozidlům. Doughty má obavy zejména z konverzních sad pro otáčení konvenčních vozidel nebo hybridů v elektromobilech na bázi lithium-iontů (viz Plug-In Hybrids Are on the Way ). Věc, které se obávám, je, že jednoho dne se stane vozidlo s lithium-iontovým pohonem, které bude mít docela velkolepou nehodu – a co pak řeknou lidé?

Odborníci mají dvě klíčová doporučení, jak se posunout vpřed a vyrábět ještě bezpečnější elektrická vozidla. Za prvé, výrobci automobilů musí mít velmi přísný proces prověřování výrobců baterií, říká Verbrugge. A z dlouhodobého hlediska bude podle Doughtyho důležité podporovat výzkum nových vysokoenergetických lithium-iontových baterií, které nejsou náchylné k přehřívání.

skrýt