Poplave od uragana Helene i Milton nanele su milijarde dolara štete širom jugoistoka u septembru i oktobru 2024. godine, gurajući zgrade sa temelja i potkopavajući puteve i mostove. Takođe je izazvalo požar na desetine električnih vozila i drugih objekata na baterije, kao što su skuteri i kolica za golf.
Prema jednoj evidenciji, 11 električnih automobila i 48 litijum-jonskih baterija zapalilo se nakon izlaganja slanoj poplavnoj vodi iz Helene. U nekim slučajevima ovi požari su se proširili i na kuće.
Kada litijum-jonska baterija bukne u plamenu, oslobađa toksična isparenja, burno gori i izuzetno je teško ugasiti. Često je jedina opcija vatrogasaca da ga puste da sam izgori.
Naročito kada su ove baterije natopljene slanom vodom, one mogu postati „tempirane bombe“, po rečima državnog vatrogasnog šefa Floride Džimija Patronisa. To je zato što se požar ne javlja uvek odmah kada je baterija preplavljena. Prema Nacionalnoj administraciji za bezbednost saobraćaja na autoputu, oko 36 EV koje je poplavio uragan Ian na Floridi 2022. godine zapalilo se, uključujući nekoliko koje su nakon oluje šlepane na prikolicama s ravnim platformama.
Mnogi potrošači nisu svesni ovog rizika, a litijum-jonske baterije se široko koriste u električnim vozilima i hibridnim automobilima, e-biciklima i skuterima, električnim kosilicama i bežičnim električnim alatima.
Ja sam mašinski inženjer i radim na tome da pomognem u rešavanju problema bezbednosti baterija za naše sve elektrificiranije društvo. Evo šta svi vlasnici treba da znaju o vodi i riziku od požara baterija:
Okidač za paljenje litijum-jonskih baterija je proces koji se naziva termičko bežanje—kaskadni niz reakcija oslobađanja toplote unutar ćelije baterije.
U normalnim radnim uslovima, verovatnoća da će litijum-jonska ćelija ode u toplotni beg je manja od 1 na 10 miliona. Ali naglo se povećava ako je ćelija podvrgnuta električnom, termičkom ili mehaničkom stresu, kao što je kratki spoj, pregrevanje ili probijanje.
Slana voda je poseban problem za baterije jer je so rastvorena u vodi provodljiva, što znači da električna struja lako teče kroz nju. Čista voda nije jako provodljiva, ali električna provodljivost morske vode može biti više od hiljadu puta veća od one slatke vode.
Sva kućišta EV baterija koriste zaptivke za zatvaranje unutrašnjeg prostora od spoljašnjih elemenata. Obično imaju vodootporne ocene IP66 ili IP67. Iako su ove ocene visoke, one ne garantuju da će baterija biti vodonepropusna kada je uronjena na duži vremenski period—recimo, preko 30 minuta.
Baterijski paketi takođe imaju različite priključke za izjednačavanje pritiska unutar baterije i pomeranje električne energije unutra i van. To mogu biti potencijalni putevi za curenje vode u kućište pakovanja. Neadekvatne ocene zaptivke i proizvodni defekti takođe mogu omogućiti vodi da pronađe put u bateriju ako je uronjena.
Sve baterije imaju dva terminala: jedan je označen kao pozitivan (+), a drugi je označen kao negativan (-). Kada su terminali povezani sa uređajem koji koristi električnu energiju za obavljanje posla, kao što je sijalica, unutar baterije se dešavaju hemijske reakcije koje uzrokuju da elektroni teku od negativnog do pozitivnog terminala. Ovo stvara električnu struju i oslobađa energiju uskladištenu u bateriji.
Elektroni teku između terminala baterije jer hemijske reakcije unutar baterije stvaraju različite električne potencijale između dva terminala. Ova razlika je poznata i kao napon. Kada slana voda dođe u kontakt sa metalnim terminalima baterije sa različitim električnim potencijalima, baterija može da dođe do kratkog spoja, izazivajući brzu koroziju i električni luk, i generišući prekomernu struju i toplotu. Što je tečnost provodljivija koja prodire u bateriju, to je veća struja kratkog spoja i brzina korozije.
Brze reakcije korozije unutar baterije proizvode vodonik i kiseonik, korodiraju materijale sa metalnih terminala na pozitivnoj strani baterije i talože ih na negativnu stranu. Čak i nakon što voda iscuri, ovi taloženi materijali mogu da formiraju čvrste kratkospojne mostove koji ostaju unutar baterijskog paketa, uzrokujući odloženo toplotno odbijanje. Požar može da počne danima nakon što je baterija preplavljena.
Čak i baterija koja je potpuno ispražnjena nije nužno bezbedna tokom poplave. Litijum-jonska ćelija, čak i pri 0% napunjenosti, i dalje ima oko tri volta potencijalnu razliku između svojih pozitivnih i negativnih terminala, tako da neka struja može da teče između njih. Za niz baterija sa mnogo ćelija u nizu – tipična konfiguracija u električnim automobilima – preostali napon i dalje može biti dovoljno visok da pokrene ove reakcije.
Mnogi naučnici, uključujući mene i moje kolege, rade na tome da razumeju tačan redosled događaja koji se mogu desiti u bateriji nakon što se izloži slanoj vodi i dovede do toplotnog bekstva. Takođe tražimo načine da smanjimo rizik od požara od poplavljenih baterija.
To bi moglo uključivati pronalaženje boljih načina za zaptivanje baterija; korišćenje alternativnih materijala otpornijih na koroziju za terminale baterije; i nanošenje vodootpornih premaza na izložene terminale unutar baterije.
Električni automobili su i dalje veoma bezbedni za vožnju i posedovanje u većini slučajeva. Međutim, tokom ekstremnih situacija kao što su uragani i poplave, veoma je važno da se akumulatori EV baterija ne potapaju u vodu, posebno u slanu. Isto važi i za druge proizvode koji sadrže litijum-jonske baterije.
Za EV, ovo znači evakuaciju automobila iz pogođene zone ili njihovo parkiranje na visokom terenu pre nego što dođe do poplave. Manji predmeti, poput e-bicikla i električnih alata, mogu se premestiti na gornje spratove zgrada ili čuvati na visokim policama.
Ako posedujete EV koji je satima ili danima bio potopljen u vodu, posebno u slanoj vodi, stručnjaci za javnu bezbednost preporučuju da ga tretirate kao opasnost od požara i stavite na otvoreno tlo dalje od druge vredne imovine. Ne pokušavajte da ga punite ili koristite. Obratite se proizvođaču radi inspekcije kako biste procenili oštećenje baterije.
Često će poplavljeno električno vozilo morati da se odvuče radi dalje inspekcije. Međutim, pošto se toplotni bijeg može dogoditi i nakon potapanja, automobil ne treba pomjerati dok se ne procijeni profesionalno.
