في الشهر الماضي، اشتعلت النيران في سيارة كهربائية من طراز مرسيدس بنز EQE 350 في مرآب سيارات تحت الأرض في مبنى سكني في كوريا الجنوبية. وبحسب التقارير، تم نقل 23 شخصًا إلى المستشفى وتضرر ما يقرب من 900 سيارة. وصلت درجة حرارة الحريق إلى أكثر من 2700 درجة فهرنهايت (1500 درجة مئوية)، واستغرق رجال الإطفاء ما يقرب من ثماني ساعات لإخماده.
وقد أدى الحادث إلى سلسلة من التغييرات السريعة في السياسات في البلاد، بما في ذلك تسريع برنامج شهادة بطاريات السيارات الكهربائية المخطط له وقواعد جديدة في سيول من شأنها أن تمنع أصحاب السيارات من “شحن” سياراتهم بشكل زائد في مواقف السيارات تحت الأرض. كما دفع هذا شركات صناعة السيارات إلى القيام بشيء لا تفعله عادة: الكشف عن الشركة التي تصنع البطاريات داخل سياراتها الكهربائية. (في أوائل سبتمبر، قالت الحكومة الكورية الجنوبية إنها ستطلب من شركات صناعة السيارات الكشف عن هذه المعلومات السرية في كثير من الأحيان).
وتُظهِر بيانات المجلس الوطني لسلامة النقل، وهي وكالة التحقيق الفيدرالية المستقلة في الولايات المتحدة، أن مخاطر حرائق بطاريات السيارات الكهربائية منخفضة. بل منخفضة للغاية. فقد أشار تحليل لهذه البيانات أجرته إحدى شركات التأمين إلى أن أكثر من 1500 سيارة تعمل بالغاز تشتعل فيها النيران لكل 100 ألف عملية بيع، مقارنة بنحو 25 سيارة كهربائية فقط.
على مستوى ما، تشكل الحرائق خطراً يهدد أي نوع من أنواع تكنولوجيا البطاريات. ويتحدث المحترفون عن “مثلث الحرائق” ــ الوصفة المكونة من ثلاثة مكونات للاشتعال. فالحرائق تحتاج إلى الأكسجين والشرارة والوقود. ولأن الغرض من السيارة الكهربائية التي تعمل ببطاريات الليثيوم أيون هو تخزين الطاقة، فإن الوقود موجود دائماً. والواقع أن بطاريات السيارات الكهربائية مصممة لتكون معبأة بإحكام ومعزولة عن الأجزاء الأخرى من السيارة، ولكن حادثاً مثل حادث تصادم كارثي قد يؤدي بسرعة إلى إدخال الأكسجين والحرارة إلى الخليط.
بناء بطارية مقاومة للحريق
وقد اتخذ بعض مصنعي البطاريات خطوات لتقليل مخاطر اشتعال بطارياتهم. ويتلخص أول هذه الخطوات في إنشاء عمليات ومعايير تصنيع صارمة. وهذا مهم لأن أي عيب في البطارية قد يؤدي إلى حريق، كما يقول فينكات سرينيفاسان، الذي يدرس البطاريات ويدير مركز أرجون التعاوني لعلوم تخزين الطاقة في مختبر أرجون الوطني بالولايات المتحدة.
ولكي نفهم لماذا تؤثر عملية تصنيع البطاريات على مخاطر الحرائق، يتعين علينا أن نفهم أساسيات بطاريات الليثيوم أيون. فالأنود والكاثود في البطارية يخزنان الليثيوم، ويتصلان بواسطة إلكتروليت، وهو مادة كيميائية سائلة تمرر أيونات الليثيوم بين القطبين لتخزين أو إطلاق الطاقة. فإذا دخل جسيم صغير من المعدن إلى هذا الإلكتروليت من خلال عملية تصنيع غير نظيفة، واستمر في الكهربة أثناء شحن البطارية لأعلى ولأسفل، فقد يتسبب ذلك في حدوث شرارة، وفتح خلية البطارية، والسماح للأكسجين بالتدفق إلى الداخل وربما تعريض حزمة البطارية بالكامل للحريق.
إن مثل هذه الأخطاء في تصنيع البطاريات تحدث بالفعل. ففي أغسطس/آب، طلبت جاكوار من نحو 3000 مالك لسيارة I-Pace SUV موديل 2019 ركن سياراتهم في الخارج بسبب خطر الحريق، والذي ارتبط بثلاث حرائق. وكانت الشركة المصنعة لحزم هذه المركبات، وهي شركة LG Energy Solution الكورية الجنوبية، خاضعة لتحقيق في مجال السلامة على الطرق في الولايات المتحدة منذ عام 2022. كما استدعت كل من بي إم دبليو وجنرال موتورز وهيونداي وستيلانتس وفولكس فاجن مركبات بسبب مخاطر البطاريات (بعضها في المركبات الهجينة وليس الكهربائية بالكامل). لكن هذه المواقف نادرة. فمن خلال عمليات التصنيع الصلبة، “لا يمكن لأحد أن يجعل خطر الحريق صفرًا تمامًا، لكن الشركات الجيدة قللت من المخاطر”، كما يقول سرينيفاسان.
كيمياء أقل نارية
الخبر السار هو أن البطاريات الأقل عرضة للاشتعال موجودة بالفعل في السيارات، وذلك بفضل كيمياء البطاريات المحددة التي يصعب اشتعالها. منذ أن خرجت أول سيارة تسلا إلى الطريق في عام 2008، كانت بطارية السيارة الكهربائية القياسية مصنوعة في المقام الأول من النيكل والكوبالت. تشحن البطاريات التي تحتوي على هذا المكون بسرعة وتحمل الكثير من الطاقة، وهو أمر رائع لاستخدام السيارات الكهربائية لأن سائقي المركبات التي تستخدمها يستمتعون بمدى أطول وشحن أسرع. كما أنها أكثر عرضة للدخول في “الهروب الحراري” عند درجات حرارة أقل، في نطاق 400 إلى 300 درجة فهرنهايت (210 إلى 150 درجة مئوية).
إن الانفلات الحراري هو حالة تدخل فيها بطاريات الليثيوم أيون في نوع من حلقة النار الحتمية: حيث تنتج خلية البطارية التالفة حرارة وغازات قابلة للاشتعال، والتي بدورها تنتج المزيد من الحرارة والغازات القابلة للاشتعال، والتي تبدأ في تسخين خلايا البطارية المجاورة، والتي تطلق المزيد من الحرارة والغاز. ثم تصبح النار مستدامة ذاتيا ويصعب إخمادها.
