Недавние масштабные наводнения, вызванные ураганами Хелен и Милтон, нанесли ущерб на миллиарды долларов в юго-восточной части США в сентябре и октябре 2024 года. Эти катастрофы привели к разрушению зданий, дорог и мостов. Сообщается, что десятки электромобилей и других устройств с литий-ионными батареями, таких как самокаты и гольф-кары, внезапно загорелись и нанесли серьезный ущерб имуществу.
По данным одной аналитической компании, 11 электромобилей и 48 литий-ионных батарей загорелись после контакта с соленой паводковой водой от урагана Хелен. В некоторых случаях пожары распространились на жилые дома.
Когда литий-ионный аккумулятор воспламеняется, он выделяет токсичные газы, горит с сильной интенсивностью и его чрезвычайно трудно потушить. Часто пожарным остается только дожидаться, пока он полностью сгорит.
Особую опасность представляют литий-ионные батареи, погруженные в соленую воду, так как они могут стать "бомбами замедленного действия", по словам государственного пожарного инспектора Флориды Джимми Патрониса. Это связано с тем, что пожар не всегда происходит сразу после затопления. По данным Национального управления безопасности дорожного движения, около 36 электромобилей, затопленных ураганом Иэн во Флориде в 2022 году, загорелись, включая несколько, которые перевозились на платформах после шторма.
Многие потребители не осведомлены об этом риске, потому что литий-ионные батареи в обычных условиях успешно эксплуатируются в электромобилях и гибридных автомобилях, электрических велосипедах и самокатах, электрических газонокосилках и беспроводных электроинструментах.
Спасатели сообщила, что вытащили огромное количество электромобилей, которые были погружены в соленую воду во время урагана Иэн во Флориде в 2022 году, включая те, которые загорелись. Причиной пожаров литий-ионных батарей является процесс, называемый тепловым разгон, — каскадная последовательность реакций с выделением тепла внутри батареи.
При нормальных условиях эксплуатации вероятность теплового разгона литий-ионной ячейки составляет менее 1 на 10 миллионов. Но она резко возрастает, если ячейка подвергается электрическому, тепловому или механическому стрессу, такому как короткое замыкание, перегрев или повреждение.
Соленая вода особенно опасна для батарей, так как растворенная в ней соль проводит электричество, что способствует возникновению электрического тока. Чистая вода не проводит электричество так же хорошо, как морская вода, которая обладает в тысячу раз большей электропроводностью, чем пресная.
Корпуса аккумуляторов электромобилей герметично защищены от внешних воздействий, обычно имея рейтинги водонепроницаемости IP66 или IP67. Хотя эти рейтинги высоки, они не гарантируют, что батарея будет полностью герметичной при длительном погружении — скажем, более 30 минут.
Аккумуляторные блоки также имеют порты для выравнивания давления внутри батареи и передачи электрической энергии. Эти порты могут стать путями для проникновения воды в корпус батареи. Недостаточная герметичность и производственные дефекты также могут позволить воде проникнуть внутрь.
Все батареи имеют два вывода: один положительный (+), другой отрицательный (-). Когда выходы подключены к устройству, использующему электричество, внутри батареи происходят химические реакции, заставляющие электроны течь от отрицательного вывода к положительному. Это создает электрический ток и высвобождает накопленную энергию.
Электроны текут между выводами батареи из-за разницы в электрических потенциалах, также известной как напряжение. Когда соленая вода вступает в контакт с металлическими выводами батареи с различными электрическими потенциалами, может произойти короткое замыкание, вызывающее быструю коррозию и электрическую дугу, что приводит к избыточному току и теплу. Чем более проводящей является жидкость, проникающая в аккумулятор, тем выше ток короткого замыкания и скорость коррозии.
Быстрые реакции коррозии внутри аккумулятора производят водород и кислород, разъедая материалы с металлических выводов на положительной стороне батареи и откладывая их на отрицательной стороне. Даже после стока воды эти отложенные материалы могут образовать твердые мостики короткого замыкания, вызывая задержанный тепловой разгон. Пожар может начаться через несколько дней после затопления батареи.
Даже полностью разряженный аккумулятор не обязательно безопасен при затоплении. Литий-ионная ячейка при 0% заряда все равно имеет разницу потенциалов около трех вольт между своими выводами, что позволяет току протекать между ними. Для батареи с множеством ячеек в серии остаточное напряжение все еще может быть достаточно высоким для инициации этих реакций.
Многие ученые работают над тем, чтобы понять последовательность событий, происходящих в батарее после контакта с соленой водой и приводящих к тепловому разгону. Они также ищут эффективные способы уменьшить риск пожаров от затопленных аккумуляторов.
Это может включать улучшение герметизации аккумуляторных блоков, использование альтернативных, более устойчивых к коррозии материалов для выводов батарей и нанесение водонепроницаемых покрытий на открытые выводы внутри аккумулятора.
Важно отметить, что электромобили по-прежнему остаются безопасными для вождения и эксплуатации в большинстве случаев. Однако в экстремальных ситуациях, таких как ураганы и наводнения, очень важно избегать погружения аккумуляторных блоков электромобилей в воду, особенно в соленую. Это также касается других устройств с литий-ионными батареями.
Для электромобилей это означает эвакуацию из зоны затопления или парковку на возвышенностях до начала наводнения. Меньшие устройства, такие как электрические велосипеды и электроинструменты, можно переместить на верхние этажи зданий или хранить на высоких полках.
Если ваш электромобиль был погружен в воду на несколько часов или дней, особенно в соленую воду, эксперты рекомендуют считать его пожароопасным и размещать его на открытом месте вдали от других ценных объектов. Не пытайтесь его зарядить или использовать. Свяжитесь с производителем для осмотра на предмет повреждений аккумулятора.
Часто затопленный электромобиль нужно буксировать для дальнейшего осмотра. Однако, поскольку тепловой разгон может произойти спустя значительное время после затопления, автомобиль не следует перемещать до его профессионального осмотра.
