حرائق البطاريات تهدد ثورة السيارات الكهربائية.. وحلول للتغلب على الأزمة

تثير استدعاءات شركات تصنيع السيارات الكهربائية للنماذج التي تعرّضت للحرائق، بسبب البطاريات، تساؤلات بشأن مستقبل هذه السيارات ورواجها وسلامة استخدامها، ناهيك عن الأموال التي تُنفق على تلك الاستدعاءات التي تنال من سمعة الشركات ومصداقيتها.

وتعرّض تقرير -نُشر مؤخرًا- بعنوان "هل تمثّل بطاريات أيونات الليثيوم في المركبات الكهربائية سببًا لاندلاع الحريق؟"، لمراسل وكالة رويترز، هيكيونغ يانغ، إلى الجوانب التقنية في تصنيع البطاريات وأنواعها وعوامل الخطورة التي تنطوي عليها.

وبيّن التقرير أن شركة جنرال موتورز الأميركية استدعت سيارتها الكهربائية من طراز شيفروليه بولت بسبب خطر نشوب حريق في خلايا بطارية أيونات الليثيوم من نوع الخلية الكيسية التي تصنعها شركة إل جي الكورية الجنوبية.

ويُعدّ الاستدعاء الثاني الذي يهدف لمعاينة بطاريات كيم تنتجها شركة إل جي لحلول الطاقة، ويشير إلى التحديات والصعوبات التي تواجه شركات تصنيع البطاريات في صنع منتجات موثوقة لتشغيل السيارات الكهربائية.

بطاريات الليثيوم

رغم اختلاف أحجام وأشكال البطاريات، فإن معظمها يحتوي على 3 عناصر رئيسة: الأقطاب الكهربائية والمحلول الكهربائي "الإلكتروليت" والمادة الفاصلة.

وتخزِّن الأقطاب الكهربائية الليثيوم، وينقل المحلول الكهربائي "الإلكتروليت" أيونات الليثيوم بين الأقطاب الكهربائية، أمّا المادة الفاصلة، فتقوم بتوصيل القطب الموجب مع القطب السالب.

وعندما تتدفق أيونات الليثيوم من القطب السالب، أو الأنود، إلى القطب الموجب، أو الكاثود؛ يجري تفريغ الطاقة على شكل كهرباء من خلية البطارية، كما تتدفق تلك الأيونات في الاتجاه المعاكس، من الكاثود إلى الأنود، عندما تشحن الخلية.

أسباب حرائق السيارات الكهربائية

يشير التقرير إلى أنه يمكن أن تشتعل بطاريات أيونات الليثيوم، سواء كانت مستخدمة في السيارات أو الأجهزة الإلكترونية، إذا جرى تصنيعها أو إتلافها بشكل غير صحيح، أو إذا كان البرنامج الذي يشغّل البطارية غير مصمم بشكل صحيح.

وتتمثل نقطة الضعف الرئيسة لبطاريات أيونات الليثيوم في السيارات الكهربائية باستخدام المحلولات الكهربائية "الإلكتروليتات، الكَهارِل" السائلة العضوية، التي تكون متطايرة وقابلة للاشتعال عند التشغيل في درجات حرارة عالية.

علاوة على ذلك، يمكن أن تؤدي القوة الخارجية، مثل الاصطدام، أيضًا إلى تسرّب كيميائي.

• عيوب في البطاريات تجبر جنرال موتورز على وقف بيع شيفروليه بولت الكهربائية
• التحول إلى السيارات الكهربائية يصحبه حرائق بطاريات وخسائر ضخمة
• مفاجأة.. أميركا تحث مالكي سيارات شيفروليه الكهربائية على إيقافها بعيدًا عن المنازل

وقال أستاذ هندسة السيارات بجامعة جامعة دايليم الكورية الجنوبية، كيم بيل سو، إنه كان من الصعب دائمًا تحديد السبب الجذري الدقيق لحرائق السيارات الكهربائية.

وأضاف أن السلطات وصانعي السيارات وصانعي البطاريات لا يفصحون، في كثير من الأحيان، وعلى وجه الدقة، عن المخاطر المتعلقة بالسلامة.

حرائق بولت وكونا

قالت وزارة النقل في كوريا الجنوبية -خلال فبراير/شباط الماضي- إنها وجدت بعض العيوب في بعض خلايا البطاريات المصنّعة في مصنع شركة إل جي لحلول الطاقة في الصين، والمستخدمة في سيارات هيونداي موتور الكهربائية، بما في ذلك السيارات طراز كونا الكهربائية.

وبلغت تكلفة استدعاء سيارات هيونداي نحو 1 تريليون وون كوري جنوبي (854 مليون دولار)، حسبما أوردته وكالة رويترز.

في المقابل، قالت شركة جنرال موتورز، إن البطاريات التي توفرها شركة "إل جي" للسيارات الكهربائية طراز بولت، تحتوي على عيبيْن في التصنيع، هما: تمزّق مقبض أنود والتفاف المادة الفاصل، موجودان في خلية البطارية، مما يزيد من خطر نشوب حريق.

الخطورة وفق نوع البطارية

أفاد كاتب التقرير هيكيونغ يانغ أن جميع الأنواع الـ3 لبطاريات أيونات الليثيوم المستخدمة حاليًا في السيارات الكهربائية: الأسطوانية والموشورية والكيسية، تؤدي أساسًا الوظائف نفسها، ولكن لكل منها مزاياه وعيوبه.

وأضاف أن البطاريات الأسطوانية والموشورية تتميز بأنها مغلّفة بمواد صلبة، بينما تستخدم أنواع الخلية الكيسية رقائق معدنية محكمة الإغلاق ومحمية بأكياس معدنية رقيقة.

وبيّن أن التكنولوجيا المستخدمة في البطاريات الأسطوانية قديمة، وتعطي نتائج جيدة، ويمكن لهذه الخلايا أن تتحمل ضغطًا داخليًا مرتفعًا دون حدوث تشوّه، ونظرًا لأنها أقلّ تكلفة، تصبح مثالية للإنتاج بكميات كبيرة.

وأوضح أنها أثقل وزنًا، وشكلها يمنع تكدّس الخلايا بكثافة كما هي الحال مع أشكال البطاريات الأخرى، وتستخدم شركة تيسلا غالبًا بطاريات أسطوانية الشكل، وتوفر شركة إل جي لحلول الطاقة قسمًا منها.

جدير بالذكر أن البطاريات الموشورية تُعدّ أكثر أمانًا وأخف وزنًا من الخلايا الأسطوانية، ولأنها مستطيلة الشكل، يمكن تعبئتها بشكل أكثر كثافة، كما إنها تتلاءم مع المساحة بشكل أفضل من الخلايا الأسطوانية، وهي عادة أكثر تكلفة ولها دورة حياة أقصر ومعرّضة للانتفاخ.

وتسمح خلايا البطارية من نوع الخلية الكيسية، بالمقارنة مع الخلايا الأسطوانية والموشورية، بتصنيع الخلايا الأخفّ وزنًا والأقلّ سماكة، وتتميز بمرونة التصميم للسعات المختلفة ومتطلبات المساحة لنماذج المركبات المختلفة، لكنها رغم ذلك قابلة للانتفاخ، وأكثر عرضة لحوادث الاصطدام، ممّا يشكّل خطرًا أكبر لحدوث الحريق.

وأوضح التقرير أن شركتي جنرال موتورز وهيونداي موتور تستخدمان خلايا بطارية من نوع الخلية الكيسية، من شركة إل جي لحلول الطاقة –إل جي كيم سابقًا.

وقالت فولكس فاغن، في وقت سابق من هذا العام، إنها ستستغني عن الخلايا الكيسية التي تصنعها إل جيو إس كي إنوفيشن إلى تكنولوجيا البطاريات الموشورية.

حلول بديلة

أورد تقرير رويترز أن شركة بي واي دي الصينية تنتج خلايا بطارية للسيارات الكهربائية تستخدم أقطابًا سالبة "كاثودات" من فوسفات حديد الليثيوم، وهي أقلّ عرضة للاشتعال، ولكنها غير قادرة على تخزين كمية من الطاقة مثل الخلايا القياسية التي تستخدم كاثودات المنغنيز والنيكل والكوبالت.

وتختبر شركات أخرى -بما في ذلك جنرال موتورز- مواد كيميائية مختلفة مثل تقنية النيكل والكوبالت والمنغنيز والألمنيوم "إن سي إم إيه"، التي تستخدم كمية أقلّ من الكوبالت، مما يجعل الخلايا أكثر استقرارًا وأرخص ثمنًا.

وكشفت شركة تصنيع البطاريات الصينية كونتمبوراري أمبيريكس تكنولوجي "سي إيه تي إل"، الشهر الماضي، عن بطارية أيون الصوديوم لا تحتوي على الليثيوم أو الكوبالت أو النيكل.

وتعمل شركة تويوتا موتور على تطوير خلايا بطارية بها إلكتروليتات صلبة، يمكن أن تقلل من مشكلات ارتفاع درجة الحرارة ومخاطر الحرائق، وقد يستغرق تسويقها من 3 إلى 5 سنوات أخرى.

احتراق سيارة فولكس فاغن

حتى قبل نحو 10 أيام، كان طراز فولكس فاغن آي دي 3 واحدًا من السيارات القليلة التي لم تتعرض لأيّ حريق، من بين جميع السيارات الكهربائية الموجودة في السوق حتى الآن.
وانتهت هذه الحقيقة في 14 أغسطس/آب، عندما احترقت إحدى هذه المركبات الكهربائية بالكامل في مدينة غرونينجن بهولندا، حسبما أورده موقع أوتو إيفلوشن.

فقد فصلت مالكة السيارة سيارتها قبل وقت قصير من محطة شحن عامة، وبعد أن وضعت ابنها البالغ من العمر 3 سنوات في السيارة، وانتقلت إلى مقعد السائق، لاحظت الدخان يتصاعد من تحتها.

ولحسن الحظ، كان لدى صاحبة سيارة فولكس فاغن آي دي 3 الوقت الكافي لانتشال ابنها البالغ من العمر 3 سنوات من السيارة، قبل أن تبدأ النيران في الاشتعال.

وعلى الرغم من إبلاغها السريع لرجال الإطفاء، لم يكن لديهم الوقت لإنقاذ السيارة التي دمّرها الحريق بالكامل.

وقالت شركة فولكس فاغن، التي تملك نحو 100 ألف وحدة شحن في الشوارع الأوروبية، إنها لا تزال تحقق في الحادث، مؤكدة أن هذه هي الحالة الأولى التي حصلت مع السيارة.