Александр Логинов о причинах самовозгорания батарей электромобилей

Суть происшествия

1 декабря 2020 года в электромобиль Nissan Leaf была установлена дополнительная батарея от частного сборщика. 2 января 2023, через 2 года эксплуатации, батарея самовоспламенилась. Владелец среагировал, отключил, и вытащил изделие из багажника. Пострадавших нет, ущерба имуществу тоже. Разобраться в возможных причинах владельцам электромобилей помогает Александр Логинов — эксперт в области электрохимии аккумуляторных батарей.

Это не первый случай возгорания батарей в России. Сообщество уже сталкивалось с подобными прецедентами, вырисовывается тенденция, отсюда и резонанс. Поэтому, важно комплексно рассмотреть данный вопрос и получить рекомендации: как избежать потери денег, электромобиля и здоровья.

Слово Эксперту

Цель данной статьи — не поиск виновных, а информирование владельцев электромобилей и сборщиков батарей. Подобные случаи подрывают доверие ко всей индустрии электромобилей, поэтому важно разобраться с этим и обезопасить людей и имущество. Пройдем по порядку.

ТЕХНОЛОГИЯ

Главная ошибка, приводящая к перегреву и возгоранию батарей — выбор технологии последовательной сборки литий-ионных элементов. Есть 3 базовых способа соединения элементов: точечная, лазерная и ультразвуковая сварка. Есть пайка, но она применяется только радио-любителями.

Точечная сварка: для маленьких батарей — довольно простой, дешевый и удобный вариант, но для мощных тяговых сборок не подходит. Слабое место технологии — никелевая лента. Шириной 5мм и толщиной 150 микрон, она рассчитана на ток до 5А, в пиках до 15А. Но в электромобильных сборках ток на порядок выше! Никель накаляется, плавит изоляцию, контакты, элементы, и вопрос времени — когда произойдет отгорание или, еще хуже, короткое замыкание. Вторым критическим фактором являются вибрационные и ударные нагрузки. Точечная сварка рассчитана на стационарное применение.

Лазерная сварка: обычно используется для присоединения контактных площадок, которые потом прикручивают к медным шинам. Здесь и тепловой разгон ниже и жесткость лучше. Главный недостаток: практически 100% доступных в продаже призматических элементов — низкого качества или б.у., из-за чего, постепенно, развивается саморазряд, разбалансировка, и далее перегрев с выделением горючих газов. А то что было преимуществом (жесткость конструкции), превращается в недостаток: цепь невозможно разомкнуть аварийно, в случае короткого замыкания. Итог: сгоревший электромобиль.

Ультразвуковая сварка: получила широкую известность благодаря применению в Tesla Model S. Лично я познакомился с технологией на выставке Battery Show в Германии. Слабое место технологии — необходимость дополнительных комплектующих и операций в сборке, для жесткого крепления элементов. Это приводит лишь к удорожанию изделия. Поэтому данная технология — единственный допустимый вариант для сборки высоковольтных батарей. К дополнительным преимуществам УЗВ относятся:

• ничтожное внутреннее сопротивление нитей;
• возможность односторонней коммутации;
• эффект «предохранителя» — мгновенное перегорание нити в любой аварийной ситуации.

Электроника

Сборщик установил в дополнительную батарею защитную электронику, это хорошо. Но электроника работает исходя из профиля напряжения оригинального элемента LMO, а не того что установлен в доп. батарее NMC! Электроника неправильно обрабатывает данные, а это приводит к перегрузке, глубокому разряду, перегреву, переполюсовке и другим малоприятным последствиям. Также сборщик указал, что использовал автомобильные автоматы, но очевидно, их использование не оправдано. Они просто не сработали, да и не должны были из-за отличий в профиле элементов. На данный момент, единственное надежное решение, применимое в дополнительных батареях электрокаров — ANT BMS 300А. Мы используем его уже 3 года. Если в вашей «допке» она еще не установлена — это необходимо срочно исправить.

Обращу особое внимание: любая, казалось бы, мелкая неисправность может стать критической. Как пример, по заявлениям сборщика, температурный датчик был неисправен, чему владелец батареи не придал никакого значения. Это могло стать одной из причин, почему не сработала защита. Мы периодически собираем необходимые данные по нашим батареям, чтобы не упускать подобных деталей.

Состояние основной батареи

Мы отказываем тем, кто хочет купить дополнительную батарею «Энергоэлемент» и поставить в электромобиль с уставшей основной батареей (SOH ниже 75%). Почему? Батареи соединены параллельно. Дополнительная батарея «включается» в конце разряда основной батареи, и если основная слабая, то машина едет только на доп. батарее, что не правильно, так как она начинает играть функцию основной батареи.

Элементы

Помимо вышесказанного, добавлю, что элементы должны быть качественными (Grade A), с минимальным разбросом параметров от элемента к элементу. Профиль напряжения, совпадающий с профилем оригинальных батарей, гарантирует стабильную работу электроники в любых условиях. Подбирая поставщиков для наших батарей, мы сталкивались как с откровенным обманом, так и с технологически слабыми производителями. Поэтому важно понимать, что именно скрывается в стандартном корпусе аккумулятора, какая технология и химия.

Как еще обезопасить себя ?

• Соблюдайте правила эксплуатации! Электромобиль — это не авто на ДВС, у него есть свои нюансы по зарядке и использованию, особенно, на морозе и в жару.
• Следите за показателями электроники, о любых подозрениях сообщайте сборщику.