Elektroautos und Brandrisiken. Fragen und Antworten

Der Unfall des Elektrobusses des chinesischen Unternehmens Youtong vor wenigen Tagen rückte die Debatte um die Sicherheit von Elektrofahrzeugen im Falle eines Unfalls wieder in den Mittelpunkt der Nachrichten. Der Bus, der an dem tragischen Ereignis beteiligt war, bei dem 21 Menschen ihr Leben verloren, ist der Futon E-12, hergestellt von der asiatischen Firma Yutong, einem führenden Unternehmen für diese Art von Lösungen. Technisch ist es mit einer 350-kWh-Batterie mit Lfp-Chemie (Lithium-Eisen-Phosphat) ausgestattet, die eine Reichweite von ca. 400 km gewährleisten kann (Hier Vollständige Spezifikationen). Abseits von Alarmismus und Populismus ist zur Klärung der Sicherheit von Elektrofahrzeugen, insbesondere der Batterie, ein Gespräch mit der Prof. Claudio RabissiForscher an der Energieabteilung des Polytechnikums Mailand.

Professor Rabissi, welche Teile sind am stärksten von Überhitzung und Flammen bedroht?
„Um im Allgemeinen trotz des sehr hohen Wirkungsgrads eine hohe elektrische Leistung zu gewährleisten, verfügt ein elektrischer Antriebsstrang über verschiedene Komponenten, die im Betrieb Wärmeleistung abgeben, wie zum Beispiel den Stromkreis (Sammelschiene und elektrische Anschlüsse, nur in geringerem Maße die Elektromotoren). ), Batterieladegeräte, jeglicher Gleichstrom/Gleichstrom und sicherlich die Batterie. Bei gleicher Leistung „an den Rädern“ sprechen wir jedoch nicht im Entferntesten von der Wärmeleistung, die ein herkömmlicher Motor abgibt, in dem die Verbrennung stattfindet (also bei sehr hohe Temperaturen, Hrsg) und das deutlich geringere Wirkungsgrade aufweist als ein elektrisches System. Insbesondere wird die Gefahr einer Batterieüberhitzung zunächst verhindert und dann durch Schutzsysteme auf verschiedenen Ebenen bewältigt. Eine erste aktive Ebene, bestehend aus dem BMS (Batteriemanagementsystem), Hrsg), steuert das Kühlsystem (Luft oder Flüssigkeit) und den Betrieb der Batterie (vermeidet Entladung oder Aufladung mit übermäßigen Strömen, die zu Überhitzung führen oder dazu führen, dass die Batterie über die zulässigen Spannungsgrenzen hinaus geladen oder entladen wird). Eine Reihe von Systemen auf niedrigerer Ebene stellt dann sicher, dass im Falle eines Missbrauchs zerstörerische Szenarien vermieden werden: von den traditionelleren Systemen auf Systemebene wie Sicherungen und Löschmaterialien bis hin zu spezifischeren Systemen auf der Ebene einzelner Zellen (im Allgemeinen ausgestattet). mit Systemen zur kontrollierten Entlüftung jeglicher Abgase, die zu Überdruck und Platzen führen oder die Fähigkeit der Zelle, entsprechend ihrer Temperatur Strom zu liefern, intrinsisch unterbrechen könnten, sogenannte Ptc und Cid).

Wie reagieren die einzelnen Teile im Brandfall (Brand, Explosion)?
„Ich spreche für die Batterie: Im Extremfall extremer Übertemperatur ist das am meisten gefürchtete Risiko das Erreichen der sogenannten thermischen Drift (Thermisches Durchgehen), das heißt der Punkt, an dem es kein Zurück mehr gibt (im Allgemeinen über 100/120 °C), an dem die Gefahr besteht, dass eine Kette von selbsterhöhenden Ereignissen ausgelöst wird, die letztendlich dazu führen können, dass die Batterie Feuer fängt und/oder explodiert. Diese Ereignisse sind im Allgemeinen auf die Instabilität des Elektrolyten und der Elektroden bei hohen Temperaturen zurückzuführen (mit Unterschieden von Chemie zu Chemie), die zu unerwünschten Reaktionen der Erzeugung gasförmiger Produkte in exothermen Reaktionen führen (d. h. die wiederum zur Erhöhung der Temperatur des Elektrolyten und der Elektroden beitragen). Schlagzeug)“.

Welche Situationen können einen Brand begünstigen?
„Wie ich bereits sagte, kann eine unsachgemäße Bedienung zu thermischem Missbrauch und damit zu Überhitzung führen. Darüber hinaus stellt mechanischer Missbrauch sicherlich ein mit der Automobilanwendung verbundenes Risiko dar (extreme Stöße und Eindringen von Fremdkörpern, die die innere Struktur des Fahrzeugs mechanisch beschädigen). Batterie, die möglicherweise die positive Elektrode und die negative Elektrode in Kontakt bringt und einen internen Kurzschluss erzeugt, sind sicherlich potenziell zerstörerische Ereignisse.) Um dies zu verhindern, sind die Batterien normalerweise in wasserdichten und äußerst robusten Fächern untergebracht, die Teil des Gehäuses selbst und der einzelnen Zelle sind Um die Typgenehmigung zu erhalten, müssen Modelle Eigensicherheit nachweisen, indem sie Dutzende zerstörerischer Missbrauchstests erfolgreich bestehen, wie z Falltests, Nagelpenetration, zerquetschen und so weiter“.

Wie kann man im Brandfall eingreifen? Wie viel Wasser oder Löschmittel wird zum Löschen des Feuers im Vergleich zu einem thermischen Fahrzeug benötigt?
„Die Besonderheit besteht darin, dass eine Batterie potenziell alles enthält, was zur Verbrennung benötigt wird, angefangen bei Lithium (einem äußerst reaktiven Element) über das Oxidationsmittel (die positiven Elektroden enthalten typischerweise Sauerstoff in unterschiedlichen Formen, abhängig von der Chemie) und einmal die eigentliche Verbrennung.“ Es ist möglich, zu versuchen, ihn einzudämmen und zu verlangsamen, indem man ihn abkühlt (normalerweise mit großen Mengen Wasser), aber es ist sehr schwierig, ihn zu unterbrechen. In letzter Zeit gibt es spezielle Produkte auf der Basis von Avd (wässrige Dispersion von Vermiculit). Lösch- und vorteilhafte Flammschutzmittel“.

Kann ein Elektroauto im Falle eines Unfalls als mehr oder weniger sicher gelten als ein Verbrennungsmotor?
„Gehen wir von diesem Beweis aus: Jedes „thermische“ Fahrzeug führt eine Menge flüssigen Kraftstoffs mit sich, die einer höheren Energie entspricht als die in Lithiumbatterien gespeicherten (die, wie wir uns erinnern, kein Kraftstoff sind). Die Batterie des heutigen Hochleistungselektrofahrzeugs Die Autonomie eines Fahrzeugs kann bis zu 80 kWh Energie speichern, während der volle Tank eines herkömmlichen Verbrennungsfahrzeugs bis zu 5-6 Mal höher sein kann, je nachdem, ob es Benzin oder Diesel ist. Darüber hinaus ist die Masse sicherlich höher als bei einem Aufgrund der Masse der Batterien muss bei einem Aufprall auch an Elektrofahrzeuge gedacht werden.“

In den letzten Jahren gab es große Fortschritte hinsichtlich der Sicherheit von Elektroautos, insbesondere aufgrund der Verfügbarkeit von Batterien mit sichererer Chemie und ausgefeilterem BMS. Was sind aus dieser Sicht die nächsten Schritte nach vorn? Welche Strategien können Hersteller umsetzen, um die Sicherheit unter Kontrolle zu halten?
„Die wissenschaftliche Forschung und technologische Entwicklung von Lithiumbatterien gehören zu den am meisten untersuchten aktuellen Themen weltweit. Neben neueren Chemikalien mit höherer thermischer Stabilität, wie Lfp (Lithium-Eisen-Phosphat, Hrsg), insbesondere der Übergang von einem flüssigen Elektrolyten zu einer Festkörperbatterie wird immer konkreter und gehört zu den am meisten erwarteten Fortschritten, da er erhebliche Vorteile hinsichtlich der chemischen und thermischen Stabilität der Zellen ermöglichen würde und zu a führen würde potenziell nicht zu vernachlässigende Steigerung der Energiedichte der Batterien, die bei gleicher Masse und Größe eine viel höhere Autonomie garantieren würde.“