Nová kronika Mlýna.

S rozvojem elektrokol a elektrokoloběžek s lithiovými bateriemi došlo i ke vzniku požárů způsobených těmito dopravními prostředky. Lidé se rozčilovali jak je to možné, přitom si jen málokdo uvědomoval, čím jsou tyto požáry způsobené.

V tomto článku pomineme vlastní elektrochemickou reakci vedoucí k požáru nazývanou tepelný únik (thermal runway) a zaměříme se na vlastní zapojení baterie elektrokoloběžek. Tyto baterie jsou složeny z válcových článků rozměru 18650 (18mm průměr článku, délka 65mm). Majících průměrné napětí 3,7V. Což je malé napětí, proto se tyto články řadí do série zvyšující celkové napětí celé baterie. Avšak na jednu sérii článků typu 18650 bychom daleko nedojeli, měla by totiž malou kapacitu. Proto je zařazeno větší množství článků vedle sebe paralelně, což zvýší kapacitu bateriové sekce s tím, že tyto bateriové sekce jsou zapojeny do série. Výsledkem je baterie mající potřebnou kapacitu i napětí.

Konstrukce je to jednoduchá, hlídání napětí jednotlivých sériově zapojených sekcí baterie obstarává jednotka BMS (baterie management systém), která v případě odchýlení se napětí byť i jedné sériově zapojené bateriové sekce odpojí celou baterii. Funguje to spolehlivě, avšak s jednou výhradou. Výhradou, která může způsobit požár baterie a posléze i okolí.

Iniciačním zdrojem požáru takto zapojené baterie je vnitřní zkrat jednoho článku 18650. Tento zkratovaný článek se v tu chvíli změní v topné těleso do kterého se vybíjejí ostatní paralelně zapojené, do té doby zdravé články 18650. Tento zkratový proud je velmi vysoký, čímž mohutně zahřívá zkratovaný článek až na teplotu kdy tento článek dosáhne tepelného úniku. Rozpálí se na teplotu nad 1000°C, začne hořet plamenem, čímž rozpálí své sousední články. Ty též začnou hořet a nastává jev, který lze popsat jako bateriovou řetězovou reakci, kdy jeden vadný článek rozpoutá peklo stejně tak jako jeden neutron rozštěpí jádro uranu 235, čímž odstartuje řetězovou štěpnou reakci, má-li k tomu vhodné podmínky.

BMS v případě bateriové řetězové reakce nemá jak zasáhnout, neboť není jakkoliv schopna odpojit jediný vadný článek, který to vše odstartuje. V čehož důsledku se sama stane obětí.

Dá se s tím něco dělat? Napadne mnohé. V podstatě existují dva způsoby jak to vyřešit.

1. Pojistka na každém článku. Každý paralelně zapojený článek je vybaven pojistkou, kterou v případě jeho vnitřního zkratu přepálí zkratový proud z ostatních paralelně zapojených článků. Čímž se omezí proud jdoucí do zkratovaného článku a sníží se tak jeho ohřívání. Mezi jednotlivé malé články je vhodné dát gel, který při zvýšení teploty napění a omezí šíření tepla na sousední články.
2. Prizmatické baterie. Celá baterie elektrokoloběžky, či elektrokola bude složená z prizmatických (hranolových) článků potřebné kapacity, zapojených pouze sériově. Odpadne tak sériovoparalelní zapojení malých článků, které je hlavní příčinou požáru. Tyto prizmatické články od sebe budou odděleny nehořlavými a izolačními proklady izolujícími články od sebe.

Typ baterie. Baterie typu Lifepo4, případně baterie sodikové jsou podstatně bezpečnější než klasické li-ion. Proto je vhodné upřednostnit jejich používání s tím, že elektrokola a elektrokoloběžky s těmito bateriemi bude možné bez omezení přepravovat prostředky hromadné dopravy osob. Přičemž budou tyto baterie mít speciální průkaz je k této přepravě opravňující.