На прошлой неделе произошел пожар на крупнейшем в мире хранилище электроэнергии – Tesla Megapacks в австралийской Виктории. И это вновь подняло вопрос о том, насколько безопасны литий-ионные аккумуляторы.
В статье на австралийском веб-сайте EcoGeneration отмечается, что такие батареи действительно склонны к возгоранию при определенных обстоятельствах. Главным образом, из-за того, из чего они сделаны. В материале перечислены некоторые легковоспламеняющиеся элементы литий-ионной батареи. Например, жидкий электролит, через который проходят ионы лития, хорошо горит. То же самое с графитом в аноде и пластиком в изоляции батареи.
Но как в батареях начинается возгорание? Это происходит, когда нарушаются оптимальные условия эксплуатации, пояснил доцент Австралийского национального университета и руководитель исследования материалов для аккумуляторов в программе хранения аккумуляторов и интеграции сетей ANU Алексей Глушенков.
Аккумуляторы чувствительны к перегреву и перезарядке. Первоначально перегрев происходит в одном элементе батареи, но может быстро распространиться на все другие элементы в блоке. Производители аккумуляторов стремятся свести к минимуму вероятность этого. К сожалению, недавние инциденты с Tesla Megapack доказали, что полностью исключить опасность не всегда возможно.
Когда аккумуляторный элемент перегревается, внутри него начинают накапливаться газы. Они раздувают его и, в конечном итоге, нарушают целостность оболочки, позволяя проникнуть кислороду и вызвать возгорание. Но как происходит перегрев? Из-за перезарядки, которая также может вызвать нежелательные химические реакции в элементах батареи, что снова может привести к возгоранию.
Почему загораются литий-ионные аккумуляторы
Самая частая причина всего этого – короткое замыкание. По словам Глушенкова, это могло быть следствием плохой конструкции аккумулятора или производственного брака. Короткое замыкание также может начаться на молекулярном уровне, когда перезаряд батареи приводит к накоплению металлического лития на аноде. Эти наросты превращаются в так называемые дендриты.
“Поскольку данный процесс повторяется снова и снова, дендриты могут проникать через разделитель между двумя электродами, – объясняет Глушенков. – В результате произойдет короткое замыкание, и батарея мгновенно разрядится, что приведет к выделению большого количества тепла”.
Риск пожара, безусловно, представляет собой проблему. Однако большей трудностью является то, что потушить подобный пожар не так-то просто. Это связано со всеми химическими веществами, которые входят в состав батареи. Данные химические вещества создают газы, которые накапливаются в аккумуляторе прямо перед взрывом.
“У нас нет окончательного ответа на вопрос, как лучше всего бороться с возгоранием электромобиля или накопителя энергии, – сказал The Financial Times профессор Университета Ньюкасла Пол Кристенсен. – Литий-ионные аккумуляторы необходимы для декарбонизации нашей планеты. Но их проникновение в общество намного превзошло наши реальные знания о рисках и опасностях, связанных с ними”.
Можно предположить, что риск минимален. В противном случае мы бы слышали о возгорании аккумуляторов каждый день. Но на самом деле, по словам Кристенсена, в последнее время произошло довольно много пожаров в батареях. Всего 38 за период с 2018 года по настоящий момент. В том числе один на складе аккумуляторов Orsted в Великобритании и один в Аризоне на хранилище аккумуляторов, управляемое Arizona Public Services.
Согласно мнению экспертов, способ снизить риск – обеспечить быстрое высвобождение газов, накопившихся в аккумуляторном элементе. Тем не менее, о быстром освобождении легче сказать, чем это сделать. Между тем, как отмечает FT, риск будет только расти из-за более широкого внедрения литий-ионных батарей, в том числе в домашних условиях. :///