Proč dochází ke střelbám elektrických kol? Jak bezpečnostní normy baterií 21700 zabrání explozím

V dnešní době lze elektrické skutery vidět kolem nás všude, rachotí ulicemi města. Nedávno však vznikla otázka, která se mnoha lidem honí hlavou: požáry baterií. Podívejme se hlouběji a zjistěme, co se děje s litiovými bateriemi, které pohánějí naše oblíbené elektrické skutery.

Běžné příčiny požárů litiových baterií v elektrických skuterech

Litiové iontové baterie jsou zdrojem energie pro miliony elektrických kol worldwide. Ukládají velké množství energie, což je skvělé, ale tato vysoká energetická hustota také nese některé potenciální rizika. Jednou z nejstrašlivějších situací je tepelný běh. Je to jako dómiový efekt přehřívání, které může vést k požáru. Obvykle začíná vnitřním krátkým obvodem. A existují různé důvody tohoto krátkého obvodu. Možná baterie utrpěla fyzickou škodu, jako když elektrické kolo spadne. Někdy je to kvůli výrobním defektům, protože ne všechny baterie jsou dokonale vyrobené. Také naše vlastní návyky v nabíjení hrají důležitou roli. Pokud přetížíme baterii a překročíme její limit napětí, vložíme velké zátěž do malých elektrochemických buněk uvnitř. Navíc, pokud je baterie vystavena extrémním teplotám, ať již je to velmi horko nebo studeno, urychlí se její stárnutí. Dokonce i malá díra na obalu baterie může být velkým problémem. Tato malá díra může poškodit separátor mezi anódou a katódou, vytvářejíc podmínky, které jsou náchylné k vzniku jisker.

Role výzkumu návrhu baterie 21700 v prevenci požárů

Naštěstí nám moderní technologie přišly na pomoc. Bateriové články typu 21700 sehrávají svou roli. Přišli s třemi velmi chytrými inovacemi, které řeší bezpečnostní problémy, o kterých jsme právě mluvili. Za prvé, podívejte se na jejich velikost a tvar. Jsou větší a válcovité, s průměrem 21 mm a výškou 70 mm. Ve srovnání se starým modelem 18650 je toto uspořádání strukturně stabilnější. Je to jako postavit pevnější dům pro komponenty baterie. Za druhé, zlepšili kathodní část. Použitím pokročilého niklové-kobaltové-hliníkového (NCA) kathodního materiálu dokáže baterie lépe snášet teplo. Dokonce odolá rozkladu až do teplot 150°C. To je obrovský pokrok. A pak je tu inteligentní systém správy baterií (BMS). Tyto systémy jsou jako malí strážci baterií. Neustále sledují napětí jednotlivých bateriových článků v reálném čase. Takže, pokud dojde k náhlému vzestupu napětí nebo začne baterie přehřívat, BMS automaticky přeruší dodávku elektřiny. Všechny tyto vylepšení společně úspěšně snížily míru selhání o až 40 % ve srovnání s bateriemi, které jsme používali v minulosti.

Praktické kroky pro snížení rizika požárů elektrických skuterů

Jako uživatelé elektrických kol hrajeme také důležitou roli v prevenci těchto požárů baterií. Jsou tu tři jednoduché věci, které můžeme udělat. Za prvé, vždy používejte nábojku doporučenou výrobcem a ujistěte se, že odpovídá vstupním specifikacím baterie. Může vás lákat použít univerzální nábojkou, ale tyto nábojky často nemohou správně regulovat napětí. Je to jako pokus otevřít dveře špatným klíčem. Nepůjde to a může to dokonce způsobit problémy. Za druhé, je důležité, kde ukládáme naše elektrické kolo. Ukládejte je v suchém prostředí a ujistěte se, že je teplota kontrolována, nejlépe pod 25°C. To pomáhá zabránit úniku elektrolytu uvnitř baterie. Nakonec existuje velmi praktické pravidlo 80-20 pro nabíjení. Nedovolte, aby se baterie vybila pod 20 %, a přestanete nabíjet, jakmile dosáhne 80 %. To pomáhá snížit zátěž na buňky baterie. Pokud nepojedete na elektrickém kole delší dobu, jako například při dlouhodobém úschování, ujistěte se, že baterie je nabita na 50 %, a uložte ji v ohnivzdorném obalu. Mnoho obyčejných jezdců, jako my, často přehlíží tento důležitý krok, ale opravdu to může udělat velký rozdíl.

Jak bezpečnostní certifikace zajišťují spolehlivost baterií

Když jdeme nakupovat elektrické kolo, jak víme, zda je baterie bezpečná? Tam přicházejí do hry mezinárodní certifikace jako UL 2271 a UN 38.3. Tyto certifikace mají velmi přísné testovací postupy pro litiové baterie. Například podrobují baterii cyklu teploty trvajícímu 360 hodin, od extrémně studených -40°C až po horké +70°C. Provedou také simulaci výšky trvající 48 hodin, aby zjistili, jak se baterie chová za různých podmínek. Pak je tu i test průrazu hrouškou, právě tak, jak naznačuje jeho název. Chtějí vidět, zda baterie dokáže odolat explozi při těchto extrémních testech. Certifikované baterie musí také vydržet 150 % nominálního napětí bez uvolnění jakýchkoli nebezpečných plynů. Výrobci, kteří získají tyto certifikace, musí dokázat, že jejich baterie mohou vydržet velké množství stresu. Musí splnit kompresní prah, který přesahuje 13 kilonewtonů, což je přibližně ekvivalent váhy středně velkého auta. To znamená, že i když dojde ke srážce elektrického kolika, baterie by měla stále zachovat svou konstrukční integritu.

Budoucí inovace v oblasti bezpečnostních technologií baterií

Budoucnost vypadá slibně, pokud jde o bezpečnost baterií elektrických koloček. Na obzoru se objevují některé úžasné nové technologie. Například se vyvíjí tuhý elektrolyt. To je skvělé, protože odstraní hořlavé kapaliny v baterii. Odborníci věří, že to může snížit riziko požáru o významných 90 %. Existují také separátory posílené grafénem. Jsou natolik citlivé, že dokáží detekovat změny vnitřního tlaku o 300 % rychleji než materiály, které používáme dnes. To znamená, že pokud dojde k problémům, mohou baterii vypnout dříve. Některé prototypy dokonce používají hasicí gel. Tyto gely se aktivují při 100°C a pokrývají poškozené baterijní buňky hasicím látkou. A to není vše. Vyvíjí se také algoritmy načítání pohonované umělou inteligencí. Tyto algoritmy lze upravit podle toho, jak používáme své elektrické koločky. S všemi těmito pokroky je cílem téměř úplné eliminace katastrofálních selhání baterií do roku 2030.