Являются ли литий-ионные батареи в электромобилях пожароопасными?

Хикионг Янг

(Рейтер) — General Motors Co расширила отзыв своих электромобилей Chevrolet Bolt из-за риска возгорания литий-ионных аккумуляторных батарей карманного типа, произведенных южнокорейской компанией LG.

Этот отзыв, второй по счету, затрагивающий батареи, произведенные подразделением LG Chem по производству батарей LG Energy Solution (LGES), подчеркивает проблемы, с которыми сталкиваются компании, производящие батареи, в деле создания стабильного продукта для питания электромобилей.

КАК РАБОТАЕТ ЛИТИЙ-ИОННЫЙ АККУМУЛЯТОР?

Клетки бывают разных форм и размеров, но большинство из них имеют три ключевых элемента: Электроды, электролит и сепаратор.

Электроды накапливают литий. Электролит переносит ионы лития между электродами. Сепаратор удерживает положительный электрод от контакта с отрицательным электродом.

Энергия в виде электричества вытекает из аккумуляторного элемента, когда ионы лития перетекают от отрицательного электрода, или анода, к положительному электроду, или катоду. Когда элемент заряжается, эти ионы текут в обратном направлении, от катода к аноду.

ПОЧЕМУ ЛИТИЙ-ИОННЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ ПРЕДСТАВЛЯЮТ ОПАСНОСТЬ ВОЗГОРАНИЯ?

Литий-ионные батареи, используемые в автомобилях или электронных устройствах, могут загореться, если они были неправильно изготовлены или повреждены, или если программное обеспечение, управляющее батареей, разработано неправильно.

Основной недостаток литий-ионных батарей в электромобилях — использование органических жидких электролитов, которые являются летучими и легковоспламеняющимися при работе при высоких температурах. Внешнее воздействие, например, авария, также может привести к утечке химических веществ.

«При пожарах электромобилей всегда было очень трудно определить точную первопричину возгорания, поскольку крайне сложно «воспроизвести» пожар в тех же условиях», — говорит Ким Пил-су, профессор автомобильной инженерии в университете Daelim.

Кроме того, власти, автопроизводители и производители батарей часто не раскрывают, в чем именно заключается риск для безопасности.

ЧТО СТАЛО ПРИЧИНОЙ ПОЖАРОВ НА БОЛТАХ И КОНАСЕ?

В феврале министерство транспорта Южной Кореи сообщило, что в некоторых аккумуляторных элементах, произведенных на китайском заводе LGES и используемых в электромобилях Hyundai Motor, включая Kona EV, были обнаружены дефекты. Стоимость отзыва Hyundai составила около 1 триллиона вон (854 миллиона долларов).

GM заявила, что батареи, поставляемые компанией LG для Bolt EV и Bolt EUV, могут иметь два производственных дефекта — оторванную анодную вкладку и сложенный сепаратор — в одном и том же элементе батареи, что увеличивает

Для получения подборки фактов о крупных пожарах на батареях:

БОЛЕЕ УЯЗВИМЫ ЛИ БАТАРЕИ КАРМАННОГО ТИПА?

Все три типа литий-ионных батарей, используемых в настоящее время в электромобилях — цилиндрические, призматические и карманные — принципиально одинаковы по функциональности, но каждый из них имеет свои плюсы и минусы.

Цилиндрические и призматические батареи заключены в корпус из твердых материалов. Пакетные типы используют герметичную гибкую пленку и защищены тонкими металлическими пакетами.

Технология, используемая в цилиндрических батареях, является старой и дает стабильные результаты. Эти элементы могут выдерживать высокое внутреннее давление, не деформируясь. Они также дешевле, что делает их идеальными для массового производства. Но они тяжелее, и их форма не позволяет упаковывать элементы так же плотно, как в других формах батарей. Tesla Inc в основном использует цилиндрические батареи, некоторые из них поставляются компанией LGES.

Призматические батареи считаются более безопасными и легкими, чем цилиндрические элементы, и, поскольку они прямоугольные, могут быть более плотно упакованы. Они лучше оптимизируют пространство, чем цилиндрические элементы, но обычно дороже и имеют более короткий срок службы. Они также могут разбухать.

По сравнению с цилиндрическими и призматическими элементами, элементы питания карманного типа позволяют изготавливать более легкие и тонкие элементы, а также обеспечивают гибкость конструкции для различных мощностей и требований к пространству для различных моделей автомобилей. Однако они подвержены разбуханию, более уязвимы при столкновениях и представляют большую опасность возгорания.

GM и Hyundai Motor используют ячейки аккумуляторных батарей типа «pouch» от LG Energy Solution (ранее LG Chem). В начале этого года Volkswagen заявил, что перейдет от ячеек типа pouch, производимых LG и SK Innovation Co Ltd, к призматической технологии.

ЕСТЬ ЛИ ДРУГИЕ РЕШЕНИЯ?

Такие компании, как китайская BYD Co, производят аккумуляторные батареи для EV, в которых используются литий-железо-фосфатные катоды, которые менее подвержены возгоранию, но не способны хранить столько энергии, сколько стандартные элементы, в которых используются никель-кобальт-марганцевые катоды.

Другие компании, включая GM, тестируют различные химические технологии, такие как никель-кобальт-марганец-алюминиевая (NCMA) технология, в которой используется меньше кобальта, что делает элементы более стабильными и дешевыми.

Китайский производитель батарей CATL представил в прошлом месяце натрий-ионную батарею, которая не содержит лития, кобальта или никеля.

Ряд компаний, включая Toyota Motor Corp, также разрабатывают аккумуляторные батареи с твердотельным электролитом, что может свести к минимуму проблемы перегрева и риск возгорания, но для коммерциализации может потребоваться еще от трех до пяти лет.

($1 = 1 170,5800 вон)

(Репортаж Хикионг Янг в Сеуле; сценарий Саянтани Гош; редактирование Дэвида Холмса)