ОБГРУНТУВАННЯ НАЙБІЛЬШ ЗНАЧУЩИХ КРИТЕРІЇВ ПОЖЕЖНОЇ НЕБЕЗПЕКИ СИЛОВИХ ЛІТІЙ-ІОННИХ БАТАРЕЙ ЕЛЕКТРОМОБІЛІВ

Анотація

Постановка проблеми. Сьогодні індустрія електромобілів стрімко розвивається, а кількість проданих електромобілів зростає. Це зумовлено з одного боку енергетичною кризою, а з іншого – захистом довкілля. Така тенденція призводить до збільшення абсолютної та відносної кількісті електромобілів у світовому автопарку Тому дослідження пожежної небезпеки електромобілів і їх компонентів є актуальним питанням в умовах сьогодення.
Мета дослідження полягає у розкритті особливостей впливу ступеня заряду на пожежну небезпеку літій-іонних батарей (температуру горіння, втрату маси, час викиду горючих газів) а також на час  спрацювання їх запобіжних механізмів (клапана вентиляційного отвору). Для досягнення задекларованої мети проведено експериментальні дослідження з використанням відкритого полум’я на літій-іонні елементи живлення, а також виявлено та описано залежності впливу чинників на їх пожежну небезпеку.
Методи та результати дослідження. МУ роботі для досягнення задекларованої мети використаний
експериментальний та теоретичний методи дослідження. У теоретичному методі досліджень, були застосовані такі операції, як: синтез, аналіз, систематизація, узагальнення тощо. Для дослідження відбирались зразки з силової АКБ електромобіля TESLA MODEL S ємністю 75 кВт∙год. Літій-іонний елементи живлення формату 18650 мають циліндричну форму (18 мм діаметр та 65 мм висота), ємністю – 3,2 А∙год, номінальна напруга живлення – 3,7 В. При чому мінімальна напруга розрядженої батареї становить 2,7 В, а зарядженої – 4,2 В.
Висновки. За результатами натурних вогневих досліджень елементів живлення силової АКБ електромобіля TESLA MODEL S типу 18650 за розробленою методикою встановлено, що найбільшу пожежну небезпеку становить повністю заряджена літій-іонна батарея, а також отримано такі результати: ступінь заряду батареї є визначальним чинником, який впливає на її температуру горіння, яка для повністю зарядженої літій-іонної батареї складає понад 800 ºС. Разом з тим час спрацювання вентиляційного отвору від моменту виникнення необоротної екзотермічної реакції зменшується із збільшенням заряду, що описується поліноміальною регресійною залежністю. Час викиду вентиляційних газів збільшується зі збільшення заряду літій-іонної батареї, а заначить і час її горіння. Для 100 % зарядженої батареї час викиду вентиляційних газів становить 7-8 с, а для розрядженої 2-3 с. Втрата маси літій-іонної батареї залежить від ступеня заряду батареї та не залежить від дії на неї зовнішніх теплових потоків. Для розрядженої батареї втрата маси під час вогневих випробувань складає 7-8 г, а повністю зарядженої – 25-28 г. Це стане підґрунтям подальших досліджень для ідентифікації стану заряду батареї під час пожежі. Результати таких досліджень можуть бути використані під час проведення експертизи дослідження пожеж електромобілів та встановлення ймовірної причини їх загорянь.