لماذا تحترق الدراجات الكهربائية؟ وكيف تمنع معايير سلامة بطاريات 21700 الانفجارات

في هذه الأيام، نرى الدراجات البخارية الكهربائية في كل مكان حولنا، تجوب شوارع المدينة بسرعة. ولكن مؤخرًا، يراود سؤالٌ الكثيرين: حرائق البطاريات. لنتعمق أكثر لنكتشف ما يحدث بالضبط مع بطاريات الليثيوم أيون التي تُشغّل دراجاتنا البخارية الكهربائية المحبوبة.

الأسباب الشائعة لحرائق بطاريات الليثيوم أيون في الدراجات البخارية الكهربائية

تُعدّ بطاريات الليثيوم أيون مصدر الطاقة لملايين الدراجات البخارية الكهربائية حول العالم. فهي تخزّن كمية كبيرة من الطاقة، وهو أمر رائع، إلا أن هذه الكثافة العالية للطاقة تأتي أيضًا مع بعض المخاطر المحتملة. ومن أكثر المواقف المرعبة الانفلات الحراري. إنه أشبه بتأثير الدومينو لارتفاع درجة الحرارة الذي قد يؤدي إلى حريق. عادةً ما يبدأ بقصر كهربائي داخلي. وهناك أسباب مختلفة لهذا القصر الكهربائي. ربما تعرضت البطارية لأضرار مادية، كما هو الحال عند سقوط السكوتر الكهربائي بقوة. في بعض الأحيان، يكون ذلك بسبب عيوب التصنيع لأن ليست جميع البطاريات مصنوعة بشكل مثالي. كما تلعب عادات الشحن الخاصة بنا دورًا مهمًا. فإذا شحننا البطارية أكثر من اللازم، مما يجعلها تتجاوز حد الجهد المسموح به، فسيضع ذلك ضغطًا كبيرًا على الخلايا الكهروكيميائية الصغيرة بالداخل. بالإضافة إلى ذلك، إذا تعرضت البطارية لدرجات حرارة عالية، سواء كانت شديدة الحرارة أو البرودة، فسيؤدي ذلك إلى تسريع عملية شيخوخة البطارية. حتى ثقب صغير في غلاف البطارية يمكن أن يُشكل مشكلة كبيرة. يمكن أن يؤدي هذا الثقب الصغير إلى إتلاف الفاصل بين الأنود والكاثود، مما يؤدي إلى خلق ظروف معرضة لحدوث الشرر.

دور تصميم بطارية 21700 في الوقاية من الحرائق

لحسن الحظ، تدخلت التكنولوجيا الحديثة للمساعدة. تؤدي خلايا بطارية 21700 دورها. لقد توصلوا إلى ثلاثة ابتكارات ذكية للغاية لمعالجة مشكلات السلامة التي ذكرناها للتو. أولاً، ألقِ نظرة على حجمها وشكلها. إنها أكبر حجمًا وأسطوانية الشكل، بقطر 21 مم وارتفاع 70 مم. بالمقارنة مع طراز 18650 القديم، فإن هذا يجعلها أكثر استقرارًا من الناحية الهيكلية. الأمر أشبه ببناء منزل أكثر متانة لمكونات البطارية. ثانيًا، قاموا بتحسين الكاثود. إن استخدام كاثود متطور من النيكل والكوبالت والألومنيوم (NCA) يعني أن البطارية يمكنها التعامل بشكل أفضل مع الحرارة. يمكنها حتى مقاومة التحلل في درجات حرارة تصل إلى 150 درجة مئوية. هذا تحسن كبير. ثم هناك نظام إدارة البطارية الذكي (BMS). هذه الأنظمة بمثابة حراس صغار للبطارية. إنها تراقب باستمرار جهد كل خلية بطارية على حدة في الوقت الفعلي. لذا، إذا ارتفع الجهد فجأةً أو ارتفعت حرارة البطارية، يقطع نظام إدارة البطارية (BMS) مصدر الطاقة تلقائيًا. وقد نجحت هذه الترقيات مجتمعةً في خفض معدل الأعطال بنسبة تصل إلى 40% مقارنةً بالبطاريات التي استخدمناها سابقًا.

خطوات عملية للحد من خطر حرائق السكوتر الكهربائي

بصفتنا مستخدمي دراجات السكوتر الكهربائية، نلعب أيضًا دورًا مهمًا في منع حرائق البطاريات. هناك ثلاثة أشياء بسيطة يمكننا القيام بها. أولاً، استخدم دائمًا الشاحن الموصى به من قبل الشركة المصنعة وتأكد من مطابقته لمواصفات إدخال البطارية. قد تميل إلى استخدام شاحن عالمي، لكن هذه الشواحن غالبًا لا يمكنها تنظيم الجهد بشكل صحيح. الأمر أشبه بمحاولة فتح باب بالمفتاح الخطأ. لن يعمل وقد يسبب مشاكل. ثانيًا، مكان تخزين دراجات السكوتر الكهربائية مهم. خزّنها في مكان جاف وتأكد من التحكم في درجة الحرارة، ويفضل أن تكون أقل من 25 درجة مئوية. هذا يساعد على منع تسرب الإلكتروليت داخل البطارية. وأخيرًا، هناك قاعدة عملية جدًا للشحن 80-20. لا تدع البطارية تنخفض إلى أقل من 20%، وأوقف الشحن عند وصولها إلى 80%. هذا يساعد على تقليل الضغط على خلايا البطارية. إذا كنت لا تخطط لاستخدام السكوتر الكهربائي لفترة، مثلاً للتخزين طويل الأمد، فتأكد من شحن البطارية بنسبة ٥٠٪ واحفظها في حاوية مقاومة للحريق. كثير من الدراجين العاديين، مثلنا، يتجاهلون هذه الخطوة المهمة، لكنها تُحدث فرقًا كبيرًا.

كيف تضمن شهادات السلامة موثوقية البطارية

عندما نشتري سكوترًا كهربائيًا، كيف نعرف ما إذا كانت البطارية آمنة؟ هنا يأتي دور الشهادات الدولية مثل UL 2271 وUN 38.3. تتميز هذه الشهادات بإجراءات اختبار صارمة للغاية لبطاريات الليثيوم أيون. على سبيل المثال، تُخضع البطارية لدورة درجة حرارة مدتها 360 ساعة، تتراوح من درجة حرارة شديدة البرودة -40 درجة مئوية إلى درجة حرارة عالية +70 درجة مئوية. كما تُجري محاكاة ارتفاع لمدة 48 ساعة لمعرفة أداء البطارية في ظروف مختلفة. ثم هناك اختبار اختراق المسمار، تمامًا كما يوحي اسمه. يريدون معرفة ما إذا كانت البطارية يمكنها مقاومة الانفجار في ظل هذه الاختبارات القاسية. يجب أن تكون البطاريات المعتمدة أيضًا قادرة على تحمل 150٪ من الجهد المقدر دون إطلاق أي غازات خطرة. يجب على الشركات المصنعة التي تحصل على هذه الشهادات إثبات أن بطارياتها يمكنها تحمل قدر كبير من الضغط. يجب أن تلبي عتبة ضغط تزيد عن 13 كيلو نيوتن، وهو ما يعادل تقريبًا وزن سيارة متوسطة الحجم. وهذا يعني أنه حتى في حالة تعطل السكوتر الكهربائي، يجب أن تظل البطارية محتفظة بسلامتها البنيوية.

الابتكارات المستقبلية في تكنولوجيا سلامة البطاريات

يبدو المستقبل واعدًا فيما يتعلق بسلامة بطاريات السكوتر الكهربائي. تلوح في الأفق تقنيات ناشئة مذهلة. على سبيل المثال، يجري تطوير إلكتروليتات الحالة الصلبة. يُعد هذا رائعًا لأنها تزيل المكونات السائلة القابلة للاشتعال من البطارية. يعتقد الخبراء أن هذا من شأنه تقليل خطر الحريق بنسبة كبيرة تصل إلى 90%. كما تتوفر فواصل معززة بالجرافين، وهي حساسة للغاية لدرجة أنها تستطيع اكتشاف تغيرات الضغط الداخلي أسرع بنسبة 300% من المواد التي نستخدمها حاليًا. هذا يعني أنه في حال حدوث أي عطل، يمكنها إيقاف تشغيل البطارية مبكرًا. حتى أن بعض النماذج الأولية تستخدم جل إطفاء الحرائق. ينشط هذا الجل عند 100 درجة مئوية ويغطي خلايا البطارية التالفة بمركب مقاوم للحريق. وهذا ليس كل شيء، بل يجري أيضًا تطوير خوارزميات شحن تعتمد على الذكاء الاصطناعي. يمكن تعديل هذه الخوارزميات وفقًا لطريقة استخدامنا للسكوتر الكهربائي. مع كل هذه التطورات، يتمثل الهدف في القضاء تقريبًا على أعطال البطاريات الكارثية بحلول عام 2030.