Ngành ô tô cuối cùng cũng có kế hoạch ngăn cháy xe điện

Thanh Thúy

Well-known member
Xe điện có thể cháy trong nhiều ngày, lính cứu hỏa hầu như không được đào tạo để xử lý chúng và các thiết bị thông thường không hiệu quả. Nhưng công nghệ mới đang được phát triển có thể tạo nên sự khác biệt.

1726469415794.png

Tháng trước, một chiếc xe điện Mercedes Benz EQE 350 đã bốc cháy trong bãi đỗ xe ngầm tòa nhà chung cư tại Hàn Quốc. Theo báo cáo, 23 người đã được đưa đến bệnh viện và thiêu rụi 140 xe ở xung quanh. Ngọn lửa đạt nhiệt độ hơn 1.500 độ C và lính cứu hỏa mất gần tám giờ để dập tắt.

Sự cố này đã dẫn đến một loạt các thay đổi chính sách nhanh chóng ở Hàn Quốc, bao gồm việc đẩy nhanh chương trình chứng nhận pin xe điện và các quy định mới tại Seoul nhằm ngăn chặn chủ sở hữu "sạc quá mức" xe điện trong bãi đỗ xe ngầm. Vụ cháy cũng thúc đẩy các nhà sản xuất ô tô làm điều mà họ thường không làm: tiết lộ ai sản xuất pin bên trong xe điện của họ.


Dữ liệu từ Ủy ban An toàn Giao thông Quốc gia, cơ quan điều tra liên bang độc lập của Mỹ, cho thấy rủi ro cháy pin xe điện là thấp. Dữ liệu của một công ty bảo hiểm cho thấy rằng có hơn 1.500 xe ô tô chạy bằng xăng bốc cháy trên tổng số 100.000 xe được bán ra, so với chỉ 25 xe điện.

Ở một mức độ nào đó, cháy là rủi ro của bất kỳ loại công nghệ pin nào. Theo các chuyên gia, vụ cháy pin cần có 3 yếu tố: oxy, tia lửa và nhiên liệu. Vì mục đích của pin lithium-ion là lưu trữ năng lượng nên nhiên liệu luôn ở đó. Pin xe điện được thiết kế để được đóng gói chặt chẽ và tách biệt với các bộ phận khác của xe, nhưng một sự cố như tai nạn thảm khốc có thể nhanh chóng đưa oxy và nhiệt độ vào hỗn hợp nhiên liệu trong pin để gây ra vụ cháy.

Chế tạo pin hạn chế cháy

Một số nhà sản xuất pin đã thực hiện các bước để giảm nguy cơ pin bắt lửa. Đầu tiên là tạo ra các quy trình và tiêu chuẩn sản xuất nghiêm ngặt. Điều này rất quan trọng vì bất kỳ lỗi nào trong pin cũng có thể dẫn đến hỏa hoạn, Venkat Srinivasan, người nghiên cứu về pin và chỉ đạo Trung tâm hợp tác khoa học lưu trữ năng lượng Argonne tại Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne của Mỹ cho biết.

Để hiểu lý do tại sao sản xuất pin lại quan trọng đối với rủi ro hỏa hoạn, bạn phải hiểu những điều cơ bản về pin lithium-ion. Cực dương và cực âm của pin lưu trữ lithium và chúng được kết nối bằng chất điện phân, một hóa chất lỏng truyền các ion lithium giữa hai cực để lưu trữ hoặc giải phóng năng lượng. Ví dụ, nếu một hạt kim loại nhỏ lọt vào chất điện phân thông qua quy trình sản xuất không sạch. Hạt kim loại đó tiếp tục bị nhiễm điện khi sạc pin, có thể tạo ra tia lửa, mở ô pin và cho phép oxy tràn vào và có thể khiến toàn bộ cụm pin bốc cháy.

Những sự cố sản xuất pin như thế này thực sự xảy ra. Vào tháng 8, Jaguar đã yêu cầu khoảng 3.000 chủ sở hữu xe SUV I-Pace 2019 đỗ xe bên ngoài vì rủi ro hỏa hoạn, liên quan đến ba vụ cháy. Nhà sản xuất đằng sau những bộ pin của những chiếc xe đó, công ty LG Energy Solution của Hàn Quốc, đã phải chịu một cuộc điều tra về an toàn đường bộ của Mỹ kể từ năm 2022. BMW, General Motors, Hyundai, Stellantis và Volkswagen đều đã thu hồi xe vì rủi ro về pin (một số trong số đó là xe hybrid chứ không phải xe chạy hoàn toàn bằng điện). Nhưng những tình huống này rất hiếm. Thông qua các quy trình sản xuất vững chắc, "người ta không bao giờ có thể loại bỏ hoàn toàn nguy cơ hỏa hoạn, nhưng các công ty tốt đã giảm thiểu được rủi ro", Srinivasan cho biết.

Hóa chất ít gây cháy hơn

Tin tốt là pin ít gây cháy hơn đã có mặt trên ô tô, nhờ vào hóa chất pin khó bắt lửa hơn. Kể từ khi chiếc Tesla đầu tiên lăn bánh trên đường vào năm 2008, pin xe điện tiêu chuẩn chủ yếu được làm từ niken và coban. Pin có những thành phần này sạc nhanh và chứa nhiều năng lượng, rất phù hợp để sử dụng cho xe điện vì người lái xe sử dụng chúng có phạm vi hoạt động xa hơn và sạc nhanh hơn. Chúng cũng có nhiều khả năng rơi vào tình trạng “chạy trốn nhiệt” ở nhiệt độ thấp hơn, trong phạm vi từ 210 đến 150 độ C.

Chạy trốn nhiệt là trạng thái mà pin lithium-ion rơi vào một loại vòng lặp hỏa hoạn: Một cell pin bị hỏng tạo ra nhiệt và khí dễ cháy, sau đó tạo ra nhiều nhiệt và khí dễ cháy hơn, bắt đầu làm nóng các cell pin gần đó, giải phóng nhiều nhiệt và khí hơn. Sau đó, ngọn lửa sẽ tự duy trì và khó dập tắt.

Pin lithium-sắt phosphate (LFP) ra đời. Pin LFP bắt đầu quá trình mất kiểm soát nhiệt ở nhiệt độ cao hơn, khoảng 270 độ C vì liên kết giữa sắt và phosphate mạnh hơn liên kết giữa coban và oxy. Chúng cũng phân hủy chậm hơn các hóa chất khác. Và cuối cùng, lợi thế mạnh mẽ từ quan điểm của các nhà sản xuất ô tô: Chúng có chi phí sản xuất rẻ hơn.

Nhiều nhà sản xuất ô tô đã chuyển sang sử dụng pin LFP. Tesla Model 3 và Y bán tại Mỹ sau năm 2022 có loại pin này, Rivians và Fords cũng vậy. Hiện tại, Stellantis và Mercedes Benz được cho là cũng đang chuyển sang sản xuất LFP. Sức hấp dẫn của pin LFP cũng tăng lên khi các nhà sản xuất ô tô (bao gồm cả Tesla) chuyển sang sản xuất từ cell đến khung gầm, tích hợp pin vào cấu trúc của ô tô. Các nhà sản xuất ô tô sử dụng kỹ thuật mới hơn này chủ yếu sử dụng pin LFP.

Các nhà sản xuất pin cho biết những thay đổi thiết kế khác có thể làm giảm khả năng mất kiểm soát nhiệt. CATL, nhà sản xuất pin hàng đầu thế giới, đã tuyên bố vào đầu năm nay rằng một thiết kế "cách ly điện khói" mới tách kết nối điện của cell pin khỏi kênh xả khói, giúp giảm khả năng cháy bên trong cell pin lan sang các bộ phận khác của cụm pin trên xe.

Loại bỏ chất lỏng dễ cháy

Người hùng công nghệ thực sự của pin ít cháy hơn đã xuất hiện: pin thể rắn. "Trạng thái rắn" đề cập đến một số loại công nghệ pin, nhưng loại có nguy cơ cháy thấp nhất sử dụng chất điện phân rắn, thay vì chất điện phân lỏng, để tách cực dương và cực âm, không dễ cháy. "Điều đó loại bỏ một vấn đề lớn", Srinivasan nói.

Trong nhiều năm, các nhà sản xuất ô tô và nhà phát triển pin đã thổi phồng triển vọng về pin thể rắn, nhưng chúng vẫn chưa xuất hiện trên những chiếc xe sản xuất. Tin tốt là pin thể rắn đang hoạt động tốt hơn bao giờ hết, Srinivasan nói. “Những gì đã xảy ra trong năm năm qua hoàn toàn trái ngược nhau.” Tin xấu là những thành tích tuyệt vời đang diễn ra trong phòng thí nghiệm. Giống như hầu hết các công nghệ mới, pin thể rắn phải đối mặt với một danh sách các rào cản tiêu chuẩn: xây dựng chuỗi cung ứng để hỗ trợ sản xuất; hoàn thiện quy trình sản xuất hàng loạt; và cạnh tranh với công nghệ lithium-ion. Để đạt được điều đó có thể mất nhiều năm.

May mắn thay, thế giới cũng đang suy nghĩ nghiêm túc hơn về cách dập tắt các vụ cháy xe điện sau khi chúng đã xảy ra. Nhiều vụ cháy pin lithium-ion là do pin giá rẻ, không qua kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt, nhất là những xe đạp điện.

Các quan chức công của Mỹ đã kêu gọi khách hàng chỉ mua pin đã được chứng nhận bởi các phòng thí nghiệm được công nhận trên toàn quốc, như Phòng thí nghiệm Underwriters (UL), và thải bỏ pin lithium-ion thông qua các chương trình thu hồi như chương trình do Call2Recycle quản lý, thay vì để chúng cho những người thu gom rác. Việc cho phép một cục pin xe điện khổng lồ vào hệ thống rác thải thông thường nghe có vẻ điên rồ, nhưng một địa điểm hàng đầu cho các vụ cháy liên quan đến pin xe điện là bãi phế liệu, nơi những cục pin bị hư hỏng và vứt bỏ không đúng cách đã bị bỏ lại.

Có rất nhiều sản phẩm dập tắt các cục pin đã cháy. Chăn cứu hỏa có tác dụng giảm thiệt hại do khói gây ra từ các vụ cháy nghiêm trọng, bao gồm cả những vụ cháy do pin Li-ion gây ra. Một số người bán cung cấp bình chữa cháy được chế tạo đặc biệt để dập tắt các đám cháy pin xe điện. Công ty E-FireX có trụ sở tại Nevada sử dụng một chất có tên là "TRPL-E" mà công ty cho biết được thiết kế để đặt ở những nơi như gara và thùng xe tải, giúp dập tắt sự mất kiểm soát nhiệt cho đến khi các chuyên gia cứu hỏa có thể can thiệp.

Jesse Corletto, một cựu lính cứu hỏa và là giám đốc của E-FireX, cho biết sự quan tâm đến sản phẩm đã tăng vọt trong vài năm qua, với các khách hàng tiềm năng bao gồm sở cứu hỏa và cảnh sát, lực lượng ứng cứu đầu tiên, quân đội, chuyên gia hàng hải và thậm chí cả chủ sở hữu xe điện thông thường. Corletto cho biết "Chúng tôi phải theo kịp công nghệ hiện có".

Tương lai chữa cháy

Trên toàn cầu, các nhóm cứu hỏa tập trung vào việc chuẩn bị cho lính cứu hỏa và những người ứng cứu đầu tiên khác về các khía cạnh độc đáo của các vụ cháy pin lithium-ion. Tại Mỹ, Hiệp hội Phòng cháy chữa cháy Quốc gia phi lợi nhuận cung cấp chương trình đào tạo trực tuyến và đào tạo tại chỗ về cháy pin lithium-ion cho các chuyên gia cứu hỏa, bao gồm một trải nghiệm đào tạo mô phỏng mới do Bộ Năng lượng Mỹ tài trợ một phần. Đầu năm nay, tiểu bang New South Wales ở miền nam Úc đã yêu cầu lính cứu hỏa tham gia khóa đào tạo trực tuyến về chữa cháy xe điện.

Cảnh sát cứu hỏa cũng có thể sử dụng một số trợ giúp từ các nhà sản xuất để ngăn ngừa các vụ cháy ngoài tầm kiểm soát. Một số nhà sản xuất ô tô và pin rất nhiệt tình trong việc chia sẻ "hướng dẫn ứng phó khẩn cấp" miễn phí và dễ truy cập, hướng dẫn các chuyên gia cứu hỏa những điều họ cần biết để ngăn chặn các vụ cháy pin. Tesla là một công ty chủ động chia sẻ với các sở cứu hỏa.

Các nhà sản xuất ô tô cũng tạo điều kiện thuận lợi cho lính cứu hỏa cắt nguồn điện của ắc quy đến các bộ phận khác của xe, để đảm bảo rằng họ sẽ không bị thương khi xử lý đám cháy ắc quy. Tesla có một "vòng phản ứng đầu tiên" có thể được cắt để tắt hệ thống điện áp cao. Các loại xe khác có cầu chì hoặc phích cắm kéo. Sutcliffe cho biết "Chúng tôi muốn tất cả các nhà sản xuất có một cách tiêu chuẩn để cắt nguồn điện".

Các quy định sắp tới có thể sẽ dạy cho khách hàng sử dụng xe điện nhiều hơn về rủi ro cháy nổ của ắc quy trong xe của họ. Vào năm 2027, Liên minh Châu Âu sẽ bắt đầu thực thi các quy tắc "hộ chiếu pin", theo đó các nhà sản xuất pin phải lưu giữ hồ sơ về nơi sản xuất pin, cách thử nghiệm và liệu pin có chứa thành phần tái chế hay không. Vào tháng 6, Volvo đã đi trước một bước khi trở thành nhà sản xuất ô tô đầu tiên ra mắt "hộ chiếu" pin cho mẫu SUV điện chủ lực EX90 của mình.

Quy định này chủ yếu nhằm mục đích giữ cho các nhà sản xuất ô tô trung thực khi nói đến lượng khí thải carbon của xe điện, nhưng một tác dụng phụ đáng mừng có thể là cái nhìn rõ hơn về nguồn gốc sản xuất và các thành phần bên trong pin ô tô.
 
Bên trên