حرائق بطاريات الليثيوم أيون.. تقنية مميزة للإطفاء الذاتي (فيديو)

ظلّت حرائق بطاريات الليثيوم أيون صداعًا في رؤوس القائمين على الصناعات التي تعتمد -أساسًا- على تلك التقنية؛ في مقدمتها السيارات الكهربائية، بسبب الحوادث الناجمة عنها، والتي قد تقترن بخسائر بشرية في بعض الأحيان.

ويعود الاستعمال المتنامي لبطاريات الليثيوم أيون إلى قدرتها العالية على تخزين وتوفير كهرباء أكبر بكثير من أنواع البطاريات الأخرى؛ ما يتيح استعمالها لمدّة زمنية أطول، وفق ما طالعته منصة الطاقة المتخصصة.

غير أن حرائق بطاريات الليثيوم أيون قد زادت من اهتمام القائمين على تلك الصناعة بضرورة إيجاد حل جذري لتلك المعضلة التي قد تؤثر سلبًا في جهود التحول إلى النقل النظيف.

ويُمكن أن تحدث تلك الحرائق حال ارتفاع درجة حرارة خلية واحدة فقط من البطارية (نتيجة التلف أو التصميم المَعيب أو حتى استعمال شواحن رديئة الجودة)؛ ما يؤدي إلى حدوث التأثير التراكمي أو ما يُطلق عليه "الهروب الحراري"، مع اندلاع حريق في غضون ثوانٍ معدودة، يمكن أن تصل درجة حرارته إلى 600 درجة مئوية.

خطوة على الطريق

بينما يُعَد خطوة نحو القضاء على ظاهرة حرائق بطاريات الليثيوم أيون، طوّر الباحثون نوعًا من تلك البطاريات التي تتمتع بخاصية إطفاء ذاتي تساعدها على تفادي وقوع مثل تلك الحوادث المروعة دون الحاجة إلى تدخلات خارجية، وفق نتائج دراسة بحثية نشرتها دورية نيتشر ساستينابيليتي (Nature Sustainability).

وتمثل بطاريات الليثيوم طفرة كبيرة في المنجزات التقنية العديدة التي توصّل إليها العقل البشري بدءًا من الهواتف الذكية والطائرات المسيرة متعددة المروحيات، مرورًا بالسيارات الكهربائية التي تقطع مسافات طويلة، والدراجات الإلكترونية، وانتهاءً بأجهزة الحواسيب المحمولة التي تعمل طوال اليوم، والعجلات الأحادية الكهربائية وألواح التزلج.

لكن وسط كل تلك الصورة الوردية تبرز حرائق بطاريات الليثيوم أيون أحد العوامل التي تُكدِّر صفو المشهد، بعد أن أضحت تلك الحرائق حقيقة حياتية مدمّرة نشهدها بين الحين والآخر.

فعلى سبيل المثال، سجّلت مدينة نيويورك الأميركية ما يزيد على 200 حادثة في العام قبل الماضي (2022)، وبعض تلك الحرائق كانت ناجمة عن انفجار مدوي للبطارية، لدرجة أن أقلها شدة قد يُسقِط النوافذ من الغرف.

الإلكتروليت.. كلمة السر

كشف العلماء من جامعتي كليمسون الأميركية وهونان الصينية عن حل لتلك المعضلة التي ظلّت لمدة طويلة عصية على الحل، وفق معلومات جمعتها منصة الطاقة المتخصصة.

فقد ابتكر العلماء نوعًا جديدًا من بطاريات الليثيوم القابلة لإعادة الشحن عبر استبدال سائل الإلكتروليت الذي يتسم بدرجة عالية من الاشتعال بمواد تشبه تلك الموجودة في طفاية الحريق التقليدية.

وبدلًا من استعمال المذيبات العضوية العادية القابلة للاشتعال في إلكتروليتات البطارية، لجأ الباحثون إلى نسخة معدلَّة من سائل نقل الحرارة غير قابل للاشتعال يُطلق عليه نوفيك 7300 (Novec 7300).

ويتيح الإلكتروليت لأيونات الليثيوم التي تحمل شحنة كهربائية التحرك عبر فاصل بين الأطراف الموجبة والسالبة لبطارية الليثيوم أيون.

وعبر تعديل المبردات التجارية ذات الأسعار الميسورة لتعمل بوصفها إلكتروليتات للبطارية، استطاع الباحثون إنتاج بطاريات الليثيوم ذاتية الإطفاء التي يُعول عليها في إسدال الستار على حرائق بطاريات الليثيوم أيون.

اختبار المسامير

أخضع الباحثون تلك البطاريات لاختبار اختراق المسامير، وهي تقنية شائعة لتقييم سلامة بطارية الليثيوم أيون؛ إذ إن تمرير مسمار من الفولاذ المقاوم للصدأ عبر بطارية مشحونة يحاكي حدوث ماس كهربائي داخلي.

وإذا اشتعلت النيران في البطارية؛ فإنها تفشل في الاختبار، لكن عندما أدخل الباحثون مسمارًا في البطارية المشحونة، صمدت أمام التأثير دون أن تشتعل فيها النيران.

ويُظهِر الإلكتروليت ذاتي الإطفاء أداءً جيدًا في كل من بطاريات الليثيوم والبوتاسيوم أيون، لعدم اشتعال النيران به حتى عندما اخترقت المسامير تلك البطاريات، وكان أداء الإلكتروليت جيدًا للغاية بين -75 و80 درجة مئوية.

واستطاعت البطاريات التي صنعها الباحثون في المختبر بهذا الإلكتروليت نقل الحرارة بعيدًا عن البطارية بشكل جيد للغاية، وإطفاء الحرائق الداخلية بفاعلية.

كما تتعامل تلك البطاريات جيدًا مع الحرارة الشديدة والبرودة بشكل أفضل بكثير من الإلكتروليتات التقليدية، وفي بعض الحالات يحتفظ الإلكتروليت بسعة البطارية خلال عدد كبير من دورات الشحن.

ويُظهر الفيديو التالي آلية تنفيذ اختبار المسامير على البطاريات:

التسويق التجاري

لعل الأنباء السارة هي السهولة التي قد تُطرح بها بطاريات الليثيوم ذاتية الإطفاء للاستعمال التجاري واسع النطاق في منع حرائق بطاريات الليثيوم أيون.

وفي هذا الصدد قال الباحثون: "لكون الإلكتروليت البديل لدينا يتمتع بخصائص فيزيائية مماثلة للإلكتروليتات المستعملة حاليًا، يمكن دمجه بسهولة مع خطوط إنتاج البطاريات الحالية"، وفق ما رصدته منصة الطاقة المتخصصة.

وأضافوا: "حال تبنّت الصناعة تلك التقنية، نتوقّع أن تقدر الشركات على تصنيع بطاريات غير قابلة للاشتعال في مصانع بطاريات الليثيوم أيون الحالية الخاصة بها".

يوضّح الفيديو أدناه -الصادر عن هيئة الإطفاء في مدينة نيويورك- انفجار بطاريات ليثيوم:

موضوعات متعلقة..

• حرائق بطاريات الليثيوم أيون تثير الجدل في المملكة المتحدة
• تصنيع السيارات الكهربائية يشهد تقنية جديدة لتبريد بطاريات الليثيوم أيون
• أشهر 6 حوادث لبطاريات الليثيوم أيون.. واحتراق 4 آلاف مركبة فاخرة (فيديو وصور)

اقرأ أيضًا..

• أكبر مزرعة رياح في أستراليا تركب أول توربيناتها الـ122 (صور)
• صادرات النفط في البحر الأحمر تواجه أزمة.. وهكذا تنقذ السعودية أوروبا (تقرير)
• لماذا لم تتأثر أسعار النفط كثيرًا بالمخاطر الجيوسياسية في الشرق الأوسط؟ (تحليل)