Obsługa akumulatorów w pojazdach elektrycznych

Obsługa akumulatorów w pojazdach elektrycznych Adobe Stock- romaset
Bogdan Kruk
10.10.2022

Obecnie w Polsce brak wytycznych dotyczących bezpiecznego postępowania z akumulatorami wysokiego napięcia, które są stosowane w pojazdach elektrycznych. Obsługa warsztatów samochodowych powinna wykazać się znajomością zagrożeń, które mogą potencjalnie wystąpić podczas naprawy urządzeń do magazynowania energii.

Warsztaty napraw już w niedługim czasie zmierzą się z nowymi wyzwaniami i potencjalnymi zagrożeniami. Istotne będzie przygotowanie pracowników serwisu do bezpiecznej obsługi oraz naprawy akumulatorów wysokonapięciowych. Nie mniej ważna stanie się potrzeba przeszkolenia pracowników z zakresu budowy i zachowania ogniowego akumulatorów litowo-jonowych.

Zagrożenie pożarowe

Akumulatory litowo-jonowe są najczęściej stosowane w pojazdach elektrycznych. Gdy są obsługiwane prawidłowo oraz nie wykazują żadnych uszkodzeń ani wad konstrukcyjnych, można uznać je za bezpieczne. Jeśli jednak w wyniku ich uszkodzenia podczas wypadku pojawią się niesprawności, będą stanowić ogromne zagrożenie.

W takich sytuacjach akumulatory z ciekłymi elektrolitami, które są dziś standardem, mogą przejść w stan niekontrolowanej reakcji. Energie elektryczna i chemiczna zmagazynowane w ogniwie mogą szybko zostać uwolnione w niekontrolowany sposób – z dużym prawdopodobieństwem rozprzestrzenią się wówczas na inne, wcześniej nieuszkodzone ogniwa. W skrajnych przypadkach nastąpi uszkodzenie całej baterii.

Tlen potrzebny do spalania jest obecny w materiale katodowym, reakcja egzotermiczna jest więc utrzymywana nawet przy braku powietrza. Nie należy obawiać się eksplozji jak w przypadku mieszanki paliwowo-powietrznej. Jednak ze względu na gwałtowny wzrost ciśnienia w ogniwach Li-Ion mogą wystąpić zjawiska podobne do wybuchu – np. nagłe wyrzucenie znacznych ilości gorących, toksycznych i żrących gazów, rozerwanie i odrzucenie fragmentów obudowy baterii.

Podczas uszkodzeń mechanicznych lub termicznych wewnątrz baterii temperatura wzrasta do 1400°C. Następuje wtedy pęknięcie obudowy akumulatora i pod wpływem nadciśnienia wydmuchanie zawartości na zewnątrz.

Rozszczelnienie baterii. Źródło: DGUF – FBHM-124

Pożary baterii litowo-jonowych są bardzo trudne do ugaszenia. Metody odcinania dostępu tlenu nie sprawdzają się, ponieważ ogniwa Li-Ion same wytwarzają tlen potrzebny do powstania pożaru.

Aby określić środki ochrony przeciwpożarowej w przypadku pożarów ogniw litowo-jonowych, niezbędna jest dokładna znajomość ogniw Li-Ion i możliwych przyczyn pożarów. Podczas pożaru ogniw przebieg temperatury bardzo zależy od stanu naładowania i zawartości energii. Wzrost temperatur do 1400°C może wystąpić wraz z silnym wzrostem ciśnienia w zamkniętych ogniwach litowo-jonowych.

Zestawienie wzrostu temperatur  oraz reakcje w ogniwie litowo-jonowym. Źródło: DGUF – FBHM-124

Możliwe przyczyny pożaru

Potwierdzona liczba akumulatorów, które zapaliły się podczas wypadków, jest bardzo mała. Oprócz uszkodzeń mechanicznych mogą istnieć inne powody zapalenia się ogniw. Ich przyczyną mogą być powstałe wewnątrz ogniwa tzw. dendryty, które przebijają separator, powodując zwarcie.

Również zanieczyszczenia powstałe podczas produkcji mogą spowodować uszkodzenie separatora i doprowadzić do zwarć. W 2020 r. po zgłoszeniu czterech pożarów Ford wycofał z rynku wszystkie modele plug-in hybrid i wymienił w nich akumulatory.

Z kolei rozładowanie akumulatora może być spowodowane użyciem niewłaściwej ładowarki lub szybkim ładowaniem w nieodpowiednich warunkach (zbyt niska temperatura akumulatora lub ładowanie bardzo głęboko rozładowanych ogniw).

W praktyce jednak urządzenia magazynujące w nowoczesnych samochodach są dobrze monitorowane przez ich systemy kontrolne, zatem nie powinno dojść do żadnej niebezpiecznej sytuacji.

Transport i przechowywanie akumulatorów

Należy zwracać uwagę na stan techniczny oraz sposób przechowywania baterii samochodów elektrycznych, powypadkowych, które trafiły do warsztatów w celu wykonania naprawy pojazdu. Również postępowanie z uszkodzonymi akumulatorami jest poważnym wyzwaniem. Taka sytuacja może zdarzyć się w pojeździe, który uczestniczył w wypadku, a także w warsztacie, gdy moduł akumulatora spadnie podczas wyjmowania. W tym celu w warsztatach samochodowych potrzebne są jasno sprecyzowane instrukcje dotyczące monitorowania akumulatorów i szybkiego podejmowania działań w przypadku wykrycia uszkodzonych baterii.

Zagrożenia można zidentyfikować na przykład przez:

  • obraz termiczny,
  • kontrolę wizualną — wzdęcia/deformacje modułów,
  • czujniki dymu / alarmy przeciwpożarowe,
  • komunikaty ostrzegawcze generowane przez pojazd,
  • czujniki uderzania, wstrząsu, nadciśnienia.

Aby powyższe zagrożenia zdefiniować poprawnie, w warsztatach samochodowych powinny być dostępne urządzenia kontrolno-pomiarowe, termometry na podczerwień, czujniki dymu. Stan krytycznych akumulatorów należy udokumentować, a podjęte czynności odnotować na piśmie. Uszkodzone baterie należy przechowywać w bezpiecznym miejscu, w odpowiedniej odległości od innych pojazdów, a także budynków. Najlepiej wyznaczyć pomieszczenie na zewnątrz warsztatu i odpowiednio zabezpieczyć je przed warunkami atmosferycznymi.

Istnieje coraz więcej możliwości przechowywania uszkodzonych akumulatorów. Na rynku dostępne są specjalne skrzynie transportowe, jednak ocena ich przydatności należy do właściciela warsztatu.

Źródło zagrożenia

Baterie litowe w normalnych warunkach użytkowania nie uwalniają żadnych niebezpiecznych substancji, jednak w przypadku uszkodzenia stanowią ogromne niebezpieczeństwo. Według normy FBHM-124 baterie litowo-jonowe należy zawsze traktować jako ogniwa niebezpieczne. Nawet jeśli wyglądają jak w stanie rozładowania, należy traktować je, jak gdyby nie były rozładowane. Rozładowane akumulatory również stanowią źródło zagrożenia, ponieważ nadal mogą generować bardzo wysoki prąd zwarciowy. W przypadku ich ewentualnego uszkodzenia istnieje ryzyko kontaktu z niebezpiecznymi substancjami. Uwalniające się opary podczas rozszczelnienia ogniw należy uważać za łatwopalne, toksyczne i żrące. Mogą powodować oparzenia na powierzchni skóry.

Zasady postępowania

Niemieckie Towarzystwo Ubezpieczeń Wypadkowych (DGUV) opracowało w marcu 2022 r. normę „FBHM-124 Postępowanie z akumulatorami wysokonapięciowymi”. Miejmy nadzieję, że w niedługim czasie podobne wytyczne pojawią się w Polsce.

O Autorze

Bogdan Kruk

Redaktor miesięcznika „autoEXPERT”

Tagi artykułu

autoExpert 06 2024

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę