ทำไมไฟฟ้าจักรยานพับได้ถึงเกิดไฟไหม้? มาตรฐานความปลอดภัยของแบตเตอรี่ 21700 ป้องกันการระเบิดอย่างไร

ในยุคปัจจุบัน เราสามารถเห็นสกูตเตอร์ไฟฟ้าได้ทุกที่รอบตัวเรา วิ่งผ่านถนนในเมือง แต่ล่าสุด มีคำถามหนึ่งที่วนเวียนอยู่ในใจของผู้คนหลายคน: การเกิดไฟไหม้ของแบตเตอรี่ ลองมาดูอย่างละเอียดกันว่าเกิดอะไรขึ้นกับแบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนที่ขับเคลื่อนสกูตเตอร์ไฟฟ้าที่เรารักกันแน่ๆ

สาเหตุทั่วไปของการเกิดไฟไหม้จากแบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนในสกูตเตอร์ไฟฟ้า

แบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนเป็นแหล่งพลังงานสำหรับสกู๊ตเตอร์ไฟฟ้าหลายล้านคันทั่วโลก พวกมันสามารถเก็บสะสมพลังงานได้จำนวนมาก ซึ่งเป็นเรื่องที่ดี แต่ความหนาแน่นของพลังงานสูงนี้ยังมาพร้อมกับความเสี่ยงบางประการด้วย สถานการณ์ที่น่ากลัวที่สุดคือภาวะการหลบหนีทางความร้อน (thermal runaway) มันเหมือนกับผลลัพธ์แบบโดมิโนของความร้อนเกินที่อาจนำไปสู่การเกิดไฟไหม้ ปกติแล้ว มันจะเริ่มจากวงจรสั้นภายใน และมีสาเหตุหลากหลายที่ทำให้เกิดวงจรสั้น เช่น แบตเตอรี่อาจได้รับความเสียหายทางกายภาพ เช่น เมื่อสกู๊ตเตอร์ไฟฟ้าตกอย่างแรง นอกจากนี้ อาจเกิดจากข้อบกพร่องในการผลิต เพราะไม่ใช่ทุกแบตเตอรี่ที่ถูกสร้างขึ้นมาอย่างสมบูรณ์แบบ อีกทั้งนิสัยการชาร์จของเราเองก็มีบทบาทสำคัญ หากเราชาร์จแบตเตอรี่เกินไป จนเกินขีดจำกัดของแรงดันไฟฟ้า จะทำให้มีความเครียดมากขึ้นในเซลล์เคมีไฟฟ้าขนาดเล็กภายใน นอกจากนี้ หากแบตเตอรี่ถูกสัมผัสกับอุณหภูมิสุดขั้ว ไม่ว่าจะร้อนหรือเย็นมาก ก็จะเร่งกระบวนการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ แม้กระทั่งรูเจาะเล็กๆ บนฝาครอบแบตเตอรี่ก็อาจเป็นปัญหาใหญ่ได้ รูเล็กๆ นั้นอาจทำลายตัวแยก (separator) ระหว่างอิเล็กโทรดบวกและลบ สร้างสภาพแวดล้อมที่มีแนวโน้มจะเกิดประกายไฟ

บทบาทของการออกแบบแบตเตอรี่ 21700 ในการป้องกันไฟไหม้

โชคดีที่เทคโนโลยีสมัยใหม่ได้เข้ามาช่วยเหลือ เซลล์แบตเตอรี่รุ่น 21700 มีบทบาทสำคัญในเรื่องนี้ โดยพวกมันได้นำเสนอ 3 นวัตกรรมที่ชาญฉลาดมากเพื่อแก้ไขปัญหาด้านความปลอดภัยที่เราเพิ่งกล่าวถึง ก่อนอื่นลองดูขนาดและรูปร่างของมัน มันใหญ่ขึ้นและเป็นทรงกระบอก มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 21 มม. และสูง 70 มม. เมื่อเทียบกับโมเดลเก่า 18650 แล้ว ทำให้มันมีโครงสร้างที่มั่นคงกว่า เหมือนกับการสร้างบ้านที่แข็งแรงขึ้นสำหรับองค์ประกอบของแบตเตอรี่ อีกประการหนึ่งคือพวกมันได้ปรับปรุงขั้วบวก การใช้ขั้วบวก Nickel-Cobalt-Aluminum (NCA) แบบล้ำหน้าหมายความว่าแบตเตอรี่สามารถจัดการกับความร้อนได้ดีขึ้น และสามารถต้านทานการแตกสลายได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 150°C ซึ่งเป็นการพัฒนาครั้งใหญ่มาก นอกจากนี้ยังมีระบบจัดการแบตเตอรี่อัจฉริยะ (BMS) ซึ่งเหมือนกับผู้พิทักษ์เล็ก ๆ ของแบตเตอรี่ พวกมันตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของเซลล์แบตเตอรี่แต่ละตัวแบบเรียลไทม์ หากแรงดันไฟฟ้าพุ่งขึ้นอย่างกะทันหันหรือแบตเตอรี่เริ่มร้อนเกินไป BMS จะตัดการจ่ายพลังงานโดยอัตโนมัติ การอัปเกรดทั้งหมดนี้ช่วยลดอัตราการล้มเหลวลงได้ถึง 40% เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ที่เราเคยใช้ในอดีต

ขั้นตอนปฏิบัติเพื่อลดความเสี่ยงของการเกิดไฟไหม้จากอีสกูตเตอร์

ในฐานะผู้ใช้สกู๊ตเตอร์ไฟฟ้า เราก็มีบทบาทสำคัญในการป้องกันไฟไหม้จากแบตเตอรี่เช่นกัน มีสามสิ่งที่เราสามารถทำได้อย่างง่ายดาย ประการแรก ให้ใช้ชาร์จที่แนะนำโดยผู้ผลิตเสมอและตรวจสอบว่าเหมาะสมกับข้อมูลจำเพาะของแบตเตอรี่ คุณอาจอยากใช้ชาร์จแบบทั่วไป แต่ชาร์จเหล่านี้มักจะไม่สามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าได้อย่างเหมาะสม มันเหมือนกับการพยายามไขกุญแจประตูด้วยกุญแจที่ผิด มันจะไม่ทำงานและอาจเกิดปัญหาได้ ประการที่สอง สถานที่ที่เราเก็บสกู๊ตเตอร์ไฟฟ้ามีความสำคัญ เก็บไว้ในที่แห้งและตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุณหภูมิถูกควบคุม ซึ่งควรจะต่ำกว่า 25°C เพื่อช่วยป้องกันไม่ให้สารน้ำกลั่นในแบตเตอรี่รั่วไหล และสุดท้าย มีกฎการชาร์จที่ปฏิบัติได้จริงคือกฎ 80-20 อย่าปล่อยให้แบตเตอรี่เหลือน้อยกว่า 20% และหยุดชาร์จเมื่อถึง 80% ซึ่งช่วยลดความเครียดต่อเซลล์แบตเตอรี่ หากคุณไม่มีแผนจะใช้สกู๊ตเตอร์ไฟฟ้าเป็นระยะเวลานาน เช่น การเก็บรักษาในระยะยาว ให้แน่ใจว่าระดับพลังงานของแบตเตอรี่อยู่ที่ 50% และเก็บไว้ในภาชนะกันไฟ ผู้ขับขี่ทั่วไปหลายคนรวมถึงพวกเรามักละเลยขั้นตอนสำคัญนี้ แต่มันสามารถสร้างความแตกต่างได้อย่างมาก

วิธีที่การรับรองความปลอดภัยช่วยยืนยันความน่าเชื่อถือของแบตเตอรี่

เมื่อเราไปซื้อสกู๊ตเตอร์ไฟฟ้า เราจะรู้ได้อย่างไรว่าแบตเตอรี่ปลอดภัยหรือไม่? นั่นแหละคือที่มาของใบรับรองระดับนานาชาติ เช่น UL 2271 และ UN 38.3 ใบรับรองเหล่านี้มีขั้นตอนการทดสอบที่เข้มงวดมากสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ตัวอย่างเช่น การทดสอบวงจรอุณหภูมิเป็นเวลา 360 ชั่วโมง โดยอุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงตั้งแต่เย็นจัดถึง -40°C จนถึงร้อน +70°C นอกจากนี้ยังมีการจำลองความสูงเป็นเวลา 48 ชั่วโมง เพื่อดูว่าแบตเตอรี่ทำงานอย่างไรในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน อีกหนึ่งการทดสอบคือการเจาะด้วยตะปู ตามชื่อที่บอกไว้เอง พวกเขาต้องการดูว่าแบตเตอรี่สามารถทนต่อการระเบิดได้ภายใต้การทดสอบที่รุนแรงเหล่านี้ แบตเตอรี่ที่ผ่านการรับรองต้องสามารถทนแรงดันไฟฟ้าได้ถึง 150% ของค่ามาตรฐานโดยไม่มีแก๊สอันตรายหลุดออกมา นอกจากนี้ผู้ผลิตที่ได้รับใบรับรองเหล่านี้ต้องพิสูจน์ว่าแบตเตอรี่ของพวกเขามีความสามารถในการทนต่อความเครียดได้มาก แบตเตอรี่ต้องทนต่อแรงกดได้เกินกว่า 13 กิโลนิวตัน ซึ่งเทียบได้กับน้ำหนักของรถยนต์ขนาดกลางประมาณหนึ่ง หมายความว่าแม้ว่าสกู๊ตเตอร์ไฟฟ้าจะประสบอุบัติเหตุ แบตเตอรี่ควรยังคงรักษาโครงสร้างให้สมบูรณ์อยู่

นวัตกรรมในอนาคตสำหรับเทคโนโลยีความปลอดภัยของแบตเตอรี่

อนาคตดูสดใสเมื่อพูดถึงความปลอดภัยของแบตเตอรี่สกู๊ตเตอร์ไฟฟ้า มีเทคโนโลยีใหม่ที่น่าทึ่งกำลังจะเกิดขึ้น เช่น การพัฒนาสารอิเล็กโตรไลต์แบบแข็ง ซึ่งยอดเยี่ยมเพราะสามารถกำจัดส่วนประกอบของเหลวที่ลุกไหม้ได้ ผู้เชี่ยวชาญเชื่อว่านี่อาจช่วยลดความเสี่ยงจากไฟไหม้ได้ถึง 90% นอกจากนี้ยังมีแผ่นแยกประเภทที่เสริมด้วยกราฟีน ซึ่งไวต่อการเปลี่ยนแปลงแรงดันภายในได้เร็วกว่าวัสดุที่เราใช้อยู่ในปัจจุบันถึง 300% หมายความว่าหากเกิดอะไรผิดปกติ มันสามารถปิดแบตเตอรี่ได้เร็วขึ้น บางต้นแบบยังใช้เจลระงับไฟ เจลเหล่านี้จะทำงานที่อุณหภูมิ 100°C โดยครอบคลุมเซลล์แบตเตอรี่ที่เสียหายด้วยสารยับยั้งไฟ และนั่นยังไม่ใช่ทั้งหมด อัลกอริธึมการชาร์จที่ขับเคลื่อนโดย AI ก็กำลังพัฒนาอยู่เช่นกัน อัลกอริธึมนี้สามารถปรับให้เข้ากับรูปแบบการใช้งานสกู๊ตเตอร์ไฟฟ้าของเราได้ ด้วยความก้าวหน้าทั้งหมดนี้ เป้าหมายคือการลดความล้มเหลวของแบตเตอรี่ที่ร้ายแรงจนแทบจะหมดไปภายในปี 2030