Недавно выпущенный электрический мотоцикл для бездорожья Talaria MX5 Sting Pro недавно отпраздновал свой выход на рынок США, но он уже столкнулся с тревожным инцидентом: первым зафиксированным крупным возгоранием аккумулятора для модели Talaria. Согласно видеороликам, размещенным в социальных сетях, Talaria MX5 загорелся всего через 20 миль (32 км) езды, и гонщик рассказал об этом пугающем опыте. Инцидент подтвердил Эрик Хикс, основатель и владелец Luna Cycle, крупного американского поставщика Talaria и других мощных электрических мотоциклов для бездорожья. Luna Cycle, известная тем, что поставляет в США электрические мотоциклы в стиле Talaria, долгое время была эксклюзивным дистрибьютором Sur Ron в стране и недавно расширила свою линейку, включив в нее несколько моделей Talaria. Этот инцидент подчеркивает необходимость более пристального внимания к тому, почему литий-ионные аккумуляторы, даже в мотоциклах ведущих марок, могут быть подвержены возгоранию.
Почему даже аккумуляторы мотоциклов топовых марок загораются? Главные виновники — перезарядка, перегрев и некачественные элементы аккумулятора. Каждый из них может вызвать опасную реакцию, известную как тепловой разгон, при котором накапливается избыточное тепло, что может привести к пожару. Понимание этих факторов риска необходимо как потребителям, так и производителям для повышения безопасности аккумуляторов и предотвращения будущих инцидентов.
Возгорание аккумулятора может показаться внезапным и непредсказуемым, но часто оно является результатом конкретных, идентифицируемых причин. Исследуя то, что происходит внутри литиевой батареи под нагрузкой, мы можем определить области, где безопасность может быть улучшена. Прежде чем изучать профилактические меры, давайте подробнее рассмотрим факторы, которые приводят к этим опасным термическим реакциям. Читайте дальше, чтобы узнать, что вызывает перегрев литий-ионных аккумуляторов, и как эти проблемы можно свести к минимуму с помощью правильной конструкции и обслуживания.
Понимание теплового разгона: цепная реакция, лежащая в основе возгораний аккумуляторов
Что такое тепловой разгон?
Тепловой разгон — это самоподдерживающаяся реакция внутри литий-ионного аккумулятора, при которой внутреннее тепловыделение неконтролируемо возрастает.
Этот процесс начинается с накопления тепла в ячейках аккумулятора — часто вызванного электрическим напряжением, высокими температурами или даже физическим повреждением. Как только тепло достигает критической точки, оно запускает дальнейшие химические реакции, которые выделяют еще больше тепла, что приводит к опасному циклу обратной связи. Без немедленного способа рассеивания этой энергии тепловой разгон может привести к дыму, пожару или даже взрыву.
Это явление особенно опасно для мощных устройств, таких как аккумуляторы для мотоциклов, где потребности в энергии и воздействие окружающей среды могут быть значительными.
Дэниел Э. Флинн – главный пожарный маршал, FDNY
Почему происходит тепловой разгон в аккумуляторах мотоциклов
Перезарядка
Когда батарея получает больше тока, чем ее расчетная емкость, внутренние ячейки вырабатывают избыточное тепло, создавая огромную нагрузку на их структуру. Эта перегрузка может инициировать химический распад, создавая газы, которые расширяются внутри ячейки и увеличивают внутреннее давление. Если эти условия сохраняются, структура батареи может деградировать, вызывая тепловой разгон.
Чтобы предотвратить это, Tritek интегрирует в каждую батарею усовершенствованную систему управления аккумуляторными батареями (BMS), которая непрерывно контролирует и регулирует зарядку, чтобы избежать перезарядки и обеспечить безопасную эксплуатацию.
Высокие температуры
Литий-ионные аккумуляторы чувствительны как к высоким температурам окружающей среды, так и к интенсивному теплу, выделяемому внутри.
При воздействии высоких температур — будь то из окружающей среды, быстрых разрядов или интенсивного использования во время поездок — элементы аккумулятора могут испытывать трудности с эффективным охлаждением. В электрических мотоциклах, где аккумулятор может подвергаться длительному использованию и высокоскоростной езде, риск перегрева еще выше. Без адекватного рассеивания тепла этот перегрев может вызвать тепловой разгон.
Чтобы бороться с этим, Tritek тщательно тестирует аккумуляторы при экстремальных температурах и использует алюминиевые корпуса для улучшения рассеивания тепла, повышая безопасность в сложных условиях.
Некачественные аккумуляторные элементы
Не все элементы аккумулятора соответствуют одинаково высоким стандартам. Элементы низкого качества часто не имеют необходимых мер защиты от внутренних коротких замыканий, которые являются распространенной причиной теплового разгона.
Такие ячейки могут содержать микроскопические примеси, производственные дефекты или недостаточную изоляцию, что увеличивает риск внутреннего отказа и опасного перегрева. Для мотоциклов, где требования к производительности высоки, использование высококачественных, тщательно протестированных ячеек имеет решающее значение для минимизации риска возгорания.
Для обеспечения максимальной безопасности и надежности Tritek использует исключительно высококачественные аккумуляторные элементы от проверенных брендов, таких как LG, Samsung и CBAK. И проводит обширные испытания, включая принудительную разрядку, перезарядку, короткое замыкание при 25°C, раздавливание, удар, нагревание, испытания на попадание снарядов и т. д.
Как усовершенствованные системы управления батареями (BMS) повышают безопасность
Система управления аккумулятором (BMS) — это «мозг» литий-ионного аккумулятора, который постоянно контролирует, регулирует и защищает аккумулятор от условий, которые могут привести к опасным отказам. В электрических мотоциклах, где аккумуляторы выдерживают сложные режимы использования и стрессы окружающей среды, надежная BMS имеет жизненно важное значение для безопасной работы.
Защита от перезарядки
Основная роль BMS заключается в предотвращении перезаряда путем точного управления потоком тока в ячейки аккумулятора. Перезаряд приводит к накоплению тепла, что может нарушить структуру ячеек и вызвать тепловой пробой.
Современные системы BMS контролируют напряжение каждой ячейки по отдельности и прекращают процесс зарядки, как только достигается оптимальная емкость.
Такой проактивный подход предотвращает перезарядку и поддерживает аккумулятор в безопасных рабочих пределах даже во время быстрых или мощных сеансов зарядки.
Защита от перегрева
Регулирование температуры — еще одна важная функция BMS. Система непрерывно отслеживает температуру ячеек, корректируя работу или даже отключая батарею, если температура повышается до опасного уровня. Кроме того, некоторые блоки BMS включают в себя охлаждающие механизмы или работают с внешними охлаждающими конструкциями, которые способствуют рассеиванию тепла. Эта функция особенно полезна в электрических мотоциклах, где длительное использование и высокие скорости разряда могут генерировать значительное внутреннее тепло.
Благодаря интеграции датчиков температуры и автоматических триггеров отключения продуманная система BMS действует как защитный слой, снижая риск теплового пробоя и повышая безопасность в условиях интенсивной езды.
Обнаружение короткого замыкания и повреждений
Короткие замыкания могут возникнуть, когда ячейки повреждены, будь то из-за удара, производственных дефектов или примесей. При обнаружении короткого замыкания BMS немедленно вмешивается, либо отключая питание затронутых ячеек, либо отключая всю систему батареи. Этот мгновенный ответ может предотвратить перегрев и дальнейшее внутреннее повреждение, снижая вероятность каскадного отказа, который может привести к пожару.
Благодаря высокоскоростному обнаружению электрических нарушений усовершенствованная BMS действует как отказоустойчивая система, выявляя и реагируя на потенциальные проблемы до того, как они усугубятся. Это имеет решающее значение для электрических мотоциклов, где воздействие вибраций, ударов и высокие требования к производительности делают батареи более восприимчивыми к таким рискам.
Как инновации в дизайне и материалах повысили безопасность аккумуляторов
Алюминиевые и металлические корпуса: улучшение рассеивания тепла и долговечность
В электромотоциклах эффективное управление теплом имеет важное значение для безопасности аккумулятора, особенно с учетом высоких энергетических потребностей и длительного использования. Одним из наиболее эффективных способов управления теплом является использование алюминиевых или других металлических корпусов, которые обеспечивают отличную теплопроводность и долговечность. Алюминиевые корпуса более равномерно распределяют тепло по аккумулятору, позволяя ему быстрее остывать и снижая вероятность появления локальных горячих точек, которые могут вызвать тепловой разгон.
Эти корпуса также обеспечивают структурную защиту, защищая элементы аккумулятора от ударов и вибраций, обычных для мотоциклов. Используя прочные, термостойкие материалы, производители стремятся минимизировать риски перегрева, особенно в сложных условиях езды.
Большинство аккумуляторных батарей Tritek имеют алюминиевый корпус.
Расстояние между ячейками и огнестойкие барьеры: снижение распространения теплового пробоя
Главным новшеством в безопасности литий-ионных аккумуляторов является стратегическое расстояние между ячейками, что помогает сдерживать перегрев. Если одна ячейка выходит из строя, зазор между ячейками ограничивает распространение тепла, замедляя цепную реакцию теплового разгона.
Помимо интервалов, огнестойкие барьеры или изоляционные слои могут дополнительно предотвратить воздействие перегрева одной ячейки на соседние ячейки. Добавляя эти защитные слои, производители повышают устойчивость аккумуляторных батарей и ограничивают эскалацию потенциальных тепловых событий, что особенно ценно в мощных устройствах, таких как мотоциклы, где безопасность должна соответствовать производительности.
Механизмы безопасности для сброса давления: контролируемый сброс давления
Для снижения риска взрывов современные конструкции литий-ионных аккумуляторов включают предохранительные вентиляционные механизмы, которые безопасно сбрасывают внутреннее давление. Во время термического события внутри элемента могут скапливаться газы, и без возможности выхода это давление может привести к разрыву аккумулятора. Предохранительные вентиляционные отверстия обеспечивают контролируемый выход этих газов, предотвращая катастрофические взрывы.
В электрических мотоциклах эта функция безопасности помогает сохранять контроль в редких случаях отказа батареи. Вместо того чтобы испытывать внезапный отказ, хорошо проветриваемая батарея может сдержать реакцию, давая время гонщикам безопасно отреагировать.
Как сертификация гарантирует безопасность аккумуляторов и соответствие рынку
Сертификации аккумуляторов служат критически важными ориентирами безопасности, надежности и соответствия нормативным требованиям, различаясь в зависимости от региона мира для соответствия определенным стандартам. Такие сертификации, как UL, EN и IEC, оценивают аккумуляторы посредством строгих процессов тестирования для проверки устойчивости в различных условиях, гарантируя как безопасность, так и плавный выход на рынок в США, Европе и за ее пределами.
Ключевые сертификаты
1. UL (стандарты безопасности США)
Сертификации UL, такие как UL2271, разработаны в Соединенных Штатах и известны своими строгими требованиями безопасности для литий-ионных аккумуляторов, используемых в электромобилях. Тестирование UL оценивает аккумуляторы на устойчивость к перезарядке, структурную целостность и защиту от короткого замыкания, которые имеют жизненно важное значение для таких востребованных приложений, как электромотоциклы.
2. EN (Европейские стандарты безопасности для электромобилей)
Сертификаты EN, включая EN50604 , так и в EN15194, ориентированы специально на европейский рынок. Например, EN50604 касается безопасности литий-ионных аккумуляторов в легких электромобилях (LEV), а EN15194 охватывает велосипеды с электроприводом (EPAC), оценивая общую безопасность системы, эффективность двигателя и электромагнитную совместимость (ЭМС).
3. МЭК (Международные электротехнические стандарты)
Стандарты МЭК, такие как IEC 62133 , так и в IEC 60364, предоставляют комплексные международные рекомендации по безопасности для аккумуляторных батарей, уделяя особое внимание таким аспектам, как устойчивость к нагреванию, устойчивость к вибрации и безопасная химическая конструкция. Эти стандарты применяются во всем мире, но имеют особое значение в таких регионах, как Европа и Азия.
4. ООН (Глобальная безопасность перевозки литиевых батарей)
Сертификаты ООН, такие как UN38.3 обеспечить безопасность аккумуляторов для международных перевозок, проверяя их на устойчивость к различным высотам, температурам и воздействиям. Стандарты ООН имеют жизненно важное значение для глобальной логистики, подтверждая, что аккумуляторы соответствуют международным требованиям безопасности во время транспортировки по воздуху, морю или суше.
5. ISO и IATF (стандарты управления качеством)
Такие стандарты, как ISO 9001 и IATF 16949, фокусируются на управлении качеством в производстве, применяя строгие протоколы от производства до окончательной сборки. Эти сертификаты, особенно ценные в автомобильной промышленности, гарантируют производителям и потребителям постоянное качество и строгие стандарты производства, что приводит к созданию надежных и безопасных аккумуляторов.
6. Сертификация IP67 (защита от проникновения)
IP67 Сертификация подтверждает устойчивость батареи к таким факторам окружающей среды, как вода и пыль, что имеет важное значение для мощных электрических приложений в различных погодных условиях. Аккумуляторы с сертификацией IP67 гарантируют долговечность и безопасность при воздействии внешних факторов.
Почему сертификация важна для безопасности и доступа на рынок
Повышенная безопасность
Сертифицированные батареи соответствуют строгим стандартам безопасности, снижая риски, связанные с короткими замыканиями, тепловым разгоном и механическим напряжением. Такое соблюдение строгих протоколов испытаний гарантирует, что сертифицированные батареи могут выдерживать высокие нагрузки с минимальным риском.
Облегченный выход на рынок
Такие сертификаты, как UL для США, IEC и EN для Европы и Азии, а также стандарты ООН для глобальных перевозок часто являются обязательными для выхода на регулируемые рынки. Соблюдение этих сертификатов облегчает выход на рынок, предоставляя продуктам конкурентное преимущество за счет соответствия международным стандартам.
Повышение доверия и надежности потребителей
Для потребителей сертификация является гарантией качества и безопасности. Аккумуляторы с такими знаками, как UL, EN и IEC, убеждают покупателей в своей безопасности и производительности, укрепляя доверие потребителей к сертифицированным продуктам.
Выбирайте продукцию с международными сертификатами, чтобы быть уверенными в покупке и использовании.
Что делать, если загорелась батарея?
Возгорание аккумуляторов может быстро разрастаться и представлять серьезную опасность. Знание правильных шагов для реагирования на такие чрезвычайные ситуации может помочь минимизировать ущерб и обеспечить безопасность. Вот четкое руководство о том, что делать, если загорелся литий-ионный аккумулятор:
1. Сохраняйте спокойствие и действуйте быстро
Держитесь на безопасном расстоянии: Немедленно отойдите от горящей батареи, чтобы избежать воздействия токсичных паров или тепла.
- Предупредить других: Сообщите всем находящимся поблизости об опасности и попросите их соблюдать безопасную дистанцию.
2. Используйте правильный огнетушитель
- Не используйте воду напрямую: В некоторых случаях вода может усугубить пожар, особенно если в батарее имеются открытые электрические цепи.
- Используйте огнетушитель класса D: Этот тип специально разработан для тушения пожаров, связанных с горючими металлами, такими как литий.
- Альтернативные варианты: Если огнетушителя класса D нет, используйте песок или противопожарное покрывало, чтобы потушить пламя.
3. Сдержать огонь
- Удалите легковоспламеняющиеся предметы: Убедитесь, что поблизости нет горючих материалов, таких как бумага, древесина или топливо.
- Изолируйте аккумулятор: Если это безопасно, осторожно переместите горящую батарею в открытое, невоспламеняющееся место, используя непроводящие ток инструменты, например металлическую лопату или щипцы.
4. Проветривайте помещение.
- Токсичные газы, выделяемые литий-ионными аккумуляторами, такие как оксид углерода и фтористый водород, могут быть вредными.
- Откройте окна и двери, чтобы улучшить циркуляцию воздуха и снизить риск вдыхания.
5. Позвоните в службу экстренной помощи.
- Обратитесь за профессиональной помощью: Немедленно обратитесь за помощью в местную пожарную службу.
- Информация о литий-ионных аккумуляторах: Сообщите спасателям, что возгорание связано с литий-ионными аккумуляторами, поскольку для их тушения может потребоваться специальное обращение.
6. Лечите травмы и обращайтесь за медицинской помощью
- При ожогах: Охладите пораженный участок проточной водой в течение как минимум 10 минут и наложите на него чистую антипригарную повязку.
- При вдыхании дыма: Выйдите на свежий воздух и обратитесь за медицинской помощью, если у вас возникнут такие симптомы, как головокружение или затрудненное дыхание.
7. Безопасная утилизация аккумулятора
- Дайте полностью остыть: Прежде чем приступать к работе с остатками, подождите, пока не исчезнет жар и дым.
- Свяжитесь с соответствующими органами: Для безопасной утилизации поврежденных батарей следуйте местным правилам утилизации опасных отходов.
Профилактика — ключ к успеху
Чтобы избежать подобных ситуаций, всегда:
- Используйте сертифицированные зарядные устройства и аккумуляторы.
- Храните аккумуляторы в сухом прохладном месте.
- Избегайте перезарядки или глубокой разрядки.
- Регулярно проверяйте аккумуляторы на предмет признаков повреждения, таких как вздутие или перегрев.
Заключение: приоритет безопасности при проектировании литий-ионных аккумуляторов
Пожар на Talaria MX5 служит суровым напоминанием о проблемах в обеспечении безопасности литий-ионных аккумуляторов, особенно в таких востребованных приложениях, как электромотоциклы. Хотя перезарядка, перегрев и некачественные элементы являются распространенными виновниками теплового разгона, эти риски можно эффективно снизить с помощью передовой конструкции, высококачественных материалов и надежных систем управления аккумуляторами.
Такие инновации, как алюминиевые корпуса, огнестойкие барьеры и сертификация UL, EN и IEC, значительно продвинулись в области безопасности аккумуляторов, но постоянная бдительность имеет решающее значение. Производители должны отдавать приоритет тщательному тестированию, высококачественным компонентам и соблюдению международных стандартов безопасности, чтобы предотвратить подобные инциденты и завоевать доверие потребителей.
Для гонщиков и производителей важно понимать науку, лежащую в основе теплового разгона, и придерживаться лучших практик в проектировании и обслуживании. При правильных мерах предосторожности литий-ионные аккумуляторы могут обеспечить ожидаемую нами производительность и надежность без ущерба для безопасности.
Выбирая аккумуляторы, оснащенные передовыми функциями безопасности и сертификацией, мы можем проложить путь к более безопасному и устойчивому электрическому будущему.
Часто задаваемые вопросы
Являются ли свинцово-кислотные аккумуляторы по своей сути более безопасными, чем литий-ионные?
Хотя свинцово-кислотные аккумуляторы менее склонны к тепловому разгону, они все еще имеют проблемы безопасности, такие как риск утечки едкой кислоты, выделения водорода и возможность взрыва при перезарядке. Литий-ионные аккумуляторы, оснащенные передовыми функциями безопасности, такими как BMS и сертифицированные компоненты, могут быть такими же или даже более надежными.
Как производители аккумуляторов обеспечивают безопасность литий-ионных аккумуляторов?
Производители внедряют меры безопасности, такие как передовые системы управления батареями (BMS), высококачественные сертифицированные элементы, теплоизоляция и прочные корпуса. Эти особенности значительно снижают риски теплового разгона и других опасностей.
