Что опаснее, жидкое топливо или литиевые аккумуляторы?

Пожары из-за тяговых литиевых аккумуляторов порой случаются с электромобилями, но для электропогрузчиков они скорее исключение. Причина в том, что в электрических погрузчиках обычно установлены батареи с литий-железо-фосфатными (LFP) ячейками, плотность энергии в которых меньше, чем в никель-кобальт-алюминиевых (NCA) или никель-марганцево-кобальтовых (NMC). При повреждении они не самовозгораются, максимум дымятся и сильно нагреваются, что иногда приводит к возгоранию окружающих материалов. В итоге, LFP (LiFePO4) однозначно безопаснее жидкого топлива.

Но как быть с электропогрузчиками, работающими на более пожароопасных NMC аккумуляторах? При повреждении они способны загораться и гореть очень жарко. Давайте обратимся к фактам.

• Страховой институт дорожной безопасности (IIHS) и Комитет по проведению независимых краш-тестов (NCAP) при тестировании электромобилей выяснили, что вероятность их возгорания ниже, чем у обычных автомобилей на жидком топливе.
• Поврежденные в аварии литиевые аккумуляторы способны сильно гореть. Как только электролиты в литий-ионных ячейках загораются, то потушить их автомобильным огнетушителем крайне сложно. Для эффективного тушения приходится использовать огромное количество воды (вплоть до полного погружения батареи или транспортного средства в воду) или вермикулит.
• Основная проблема в том, что литий-ионные аккумуляторы не только полны легковоспламеняющихся материалов, вредных химикатов, но и содержат много энергии в заряженном состоянии. Эта огромная энергия способна возобновить пожар даже после того, как он, казалось бы, полностью потушен.

Ученые выделили несколько трудностей, которые нужно изучить и преодолеть производителям тяговых литиевых батарей, чтобы повысить безопасность.

Температура

Диапазон рабочих температур у литиевых аккумуляторов меньше, чем у электрических транспортных средств, в которой они установлены. Чтобы оставаться безопасными, они не должны перегреваться и переохлаждаться, поэтому требуют постоянного мониторинга и систем терморегуляции (нагрева, охлаждения). Установка умных систем охлаждения сделает электропогрузчик с NMC аккумулятором значительно безопаснее, но и дороже.

Тепловой разгон

Неуправляемый тепловой разгон элементов NMC происходит при 210°C, однако опасная зона начинается при гораздо меньшей температуре – от 60°С. Чрезмерный нагрев нередко вызывается сверхбыстрой зарядкой или внутренним коротким замыканием из-за производственных дефектов. Однако куда опаснее короткое замыкание, вызванное падением, пробитием, сильным ударом. Изготовители литий-ионных аккумуляторов укрепляют корпуса толстым металлом, а производители электропогрузчиков размещают аккумуляторные батареи в центре жестокого, прочного шасси.

Доступность

Конструкция электропогрузчика должна не только хорошо оберегать аккумулятор от повреждений, но обеспечивать легкий доступ для тушения или экстренного извлечения. В этом отношении у погрузчиков имеется преимущество перед электромобилями, поскольку для доступа в аккумуляторный отсек обычно достаточно открыть капот или боковую дверцу. Многие электропогрузчики оборудованы системой быстрой замены аккумулятора.  

Электролит

Чтобы уменьшить проблему от загорания электролита, некоторые производители разделяют литий-ионные элементы противопожарными перегородками. Если одна ячейка загорается, то распространение огня на соседние ячейки задерживается. Кроме того, в электролит могут добавляться вещества, снижающие опасность воспламенения.

Бензин и дизельное топливо намного легче вытекают из автопогрузчиков при аварии, и также требуют специальной пены и химических веществ для эффективной борьбы с огнем.

Выводы

Вероятность возгорания электролита в литиевом аккумуляторе вилочного погрузчика при аварии ниже, чем вероятность возгорания жидкого топлива. Перегрева аккумуляторных элементов можно избежать с помощью плат управления и мониторинга, систем терморегуляции. Для предотвращения воспламенения и распространения огня производители используют социальные присадки в химсоставе ячеек, противопожарные перегородки между ячейками. В итоге, литиевые аккумуляторы можно считать более безопасными, чем жидкое топливо.