Dlaczego pożary e-rollerów się zdarzają? Jak normy bezpieczeństwa baterii 21700 zapobiegają eksplozjom

Obecnie elektryczne skaktrki można zobaczyć wszędzie wokół nas, sunące ulicami miasta. Ale ostatnio pewne pytanie nie daje spokoju wielu ludziom: pożary baterii. Przyjrzyjmy się bliżej temu, co dzieje się z bateriami litowo-jonowymi napędzającymi nasze ukochane elektryczne skaktrki.

Najczęstsze przyczyny pożarów baterii litowo-jonowych w e-skatkach

Baterie litowo-jonowe są źródłem energii dla milionów elektrycznych rowerów na całym świecie. Przechowują dużą ilość energii, co jest wspaniałe, ale ta wysoka gęstość energii wiąże się również z niektórymi potencjalnymi ryzykami. Jedną z najbardziej przerażających sytuacji jest termiczna ucieczka (thermal runaway). To jak efekt domina podgrzewania, który może doprowadzić do pożaru. Zazwyczaj zaczyna się od wewnętrznej krótkiej obwodu. A istnieje wiele powodów tego krótkiego obwodu. Może bateria poniosła uszkodzenia fizyczne, takie jak wypadnięcie elektrycznego roweru. Czasami to wynika z defektów produkcyjnych, ponieważ nie wszystkie baterie są idealnie wykonane. Ponadto nasze własne nawyki ładowania odgrywają kluczową rolę. Jeśli nadładowujemy baterię, przekraczając jej granicę napięcia, spowoduje to duży stres małych elektrochemicznych komórek wewnątrz. Dodatkowo, jeśli bateria zostanie wystawiona na ekstremalne temperatury, czy to bardzo gorące, czy zimne, przyspieszy to jej proces starzenia. Nawet mała dziura w obudowie baterii może być wielkim problemem. Ten mały otwór może uszkodzić separator między anodą a katodą, tworząc warunki sprzyjające iskrzeniu.

Rola projektu baterii 21700 w zapobieganiu pożарам

Na szczęście, nowoczesna technologia przyszła z pomocą. Komórki baterii 21700 odgrywają swoje role. Zaproponowano aż trzy bardzo sprytne innowacje, aby rozwiązać wspomniane wcześniej problemy związane z bezpieczeństwem. Po pierwsze, przyjrzyjmy się ich rozmiarowi i kształtem. Są większe i walcowe, o średnicy 21 mm i wysokości 70 mm. W porównaniu do starego modelu 18650 czyni je bardziej stabilnymi strukturalnie. To jak budowanie solidniejszego domu dla elementów baterii. Po drugie, ulepszono katodę. Używanie zaawansowanej katody z niklu, kobaltu i aluminium (NCA) oznacza, że bateria lepiej radzi sobie z ciepłem. Może nawet opierać się rozkładowi przy temperaturach aż do 150°C. To ogromny postęp. A potem jest jeszcze inteligentny System Zarządzania Baterią (BMS). Są to jak małpi stróżowie baterii. Ciągle monitorują napięcie każdego pojedynczego elementu baterii w czasie rzeczywistym. Więc jeśli nagle wzrośnie napięcie lub bateria zacznie przegrzewać, BMS automatycznie wyłączy dopływ energii. Wszystkie te ulepszenia razem pomyślnie zmniejszyły wskaźnik awarii o maksymalnie 40% w porównaniu do baterii, które używaliśmy w przeszłości.

Praktyczne kroki, aby zmniejszyć ryzyko pożarów elektrycznych rowerów

Jako użytkownicy elektrycznych rowerów, odgrywamy również ważną rolę w zapobieganiu tym pożарам baterii. Są trzy proste rzeczy, które możemy zrobić. Po pierwsze, zawsze używajmy ładowarki polecanej przez producenta i upewnijmy się, że pasuje ona do wymagań wejściowych baterii. Może nas kusić użycie uniwersalnej ładowarki, ale te ładowarki często nie mogą odpowiednio regulować napięcia. To jak próba otwarcia drzwi złym kluczem. Nie zadziała to i może nawet spowodować problemy. Po drugie, miejsce, w którym przechowujemy nasze elektryczne rowery, ma znaczenie. Trzymajmy je w suchym miejscu i upewnijmy się, że temperatura jest kontrolowana, najlepiej poniżej 25°C. To pomaga zapobiec wycieki elektrolitu z wnętrza baterii. Na koniec istnieje bardzo praktyczna reguła ładowania 80-20. Nie pozwalajmy, aby bateria wypadała poniżej 20%, a przestańmy ładować, gdy osiągnie 80%. To pomaga zmniejszyć obciążenie komórek baterii. Jeśli nie planujemy korzystać z elektrycznego roweru przez dłuższy czas, na przykład podczas długoterminowego przechowywania, upewnijmy się, że naładowanie baterii utrzymuje się na poziomie 50% i przechowujmy ją w ogniotrwałym pojemniku. Wielu zwykłych jeźdźców takich jak my często pomija tenważny krok, ale naprawdę może to zrobić dużą różnicę.

Jak certyfikaty bezpieczeństwa gwarantują niezawodność baterii

Kiedy idziemy kupić elektryczny rower, jak wiemy, czy bateria jest bezpieczna? Tu wchodzą w grę międzynarodowe certyfikaty, takie jak UL 2271 i UN 38.3. Te certyfikaty mają bardzo surowe procedury testowe dla baterii litowo-jonowych. Na przykład poddają baterię cyklowi temperatury trwającemu 360 godzin, od ekstremalnie zimnych -40°C aż do gorących +70°C. Przeprowadzają również symulację wysokości trwającą 48 godzin, aby zobaczyć, jak bateria radzi sobie w różnych warunkach. Jest także test przenikania gwoździem, co sugeruje jego nazwa. Chcą sprawdzić, czy bateria może oprzeć się eksplozji podczas tych ekstremalnych testów. Zatwierdzone baterie muszą również wytrzymać 150% nominalnego napięcia, nie wydzielając żadnych niebezpiecznych gazów. Producentom, którzy uzyskują te certyfikaty, trzeba udowodnić, że ich baterie mogą wytrzymać dużą ilość stresu. Muszą spełniać próg kompresyjny powyżej 13 kilonewtonów, co odpowiada mniej więcej wadze samochodu o średnich rozmiarach. To oznacza, że nawet jeśli elektryczny rower natrafi na wypadek, bateria powinna nadal zachować swoją integralność strukturalną.

Przyszłe innowacje w technologii bezpieczeństwa baterii

Przyszłość wydaje się obiecująca, jeśli chodzi o bezpieczeństwo baterii elektrycznych skuterów. Na horyzoncie pojawiają się niesamowite nowe technologie. Na przykład opracowywane są elektrolity stałe. To świetna wiadomość, ponieważ eliminują one palne składniki ciekawe wewnątrz baterii. Eksperci uważają, że to może zmniejszyć ryzyko pożarów o znaczące 90%. Są również separatory wzmacniane grafenem. Są one tak wrażliwe, że mogą wykrywać zmiany ciśnienia wewnętrznych o 300% szybciej niż materiały, które używamy obecnie. Oznacza to, że jeśli coś pójdzie nie tak, mogą one wyłączyć baterię wcześniej. Niektóre prototypy nawet korzystają z gelów gasących pożary. Te gely aktywują się przy 100°C i pokrywają uszkodzone komórki baterii związkami opóźniającymi pożary. A to jeszcze nie wszystko. Opracowywane są także algorytmy ładowania napędzane sztuczną inteligencją. Te algorytmy mogą być dostosowywane do sposobu, w jaki używamy naszych elektrycznych skuterów. Dzięki wszystkim tym postępom, celem jest prawie całkowite wyeliminowanie katastrofalnych awarii baterii do roku 2030.