เทคโนโลยีใหม่แห่งรถยนต์ไฟฟ้า ระบบป้องกันไฟไหม้แบตเตอรี่
ยานยนต์ไฟฟ้าถือเป็นยานพาหนะแห่งโลกยุคใหม่ แต่ปัญหาที่ทำให้หลายคนลังเลคือ ข่าวไฟไหม้ที่เกิดจากรถยนต์ไฟฟ้านำไปสู่ความเสียหายครั้งใหญ่ทั้งในด้านชีวิตและทรัพย์สิน แต่ล่าสุดเริ่มมีการคิดค้นวัสดุชนิดใหม่ที่อาจช่วยยับยั้งเหตุไฟไหม้รถยนต์ไฟฟ้าได้
ยานยนต์พลังงานไฟฟ้าได้รับการผลักดันจากรอบด้าน จากที่เคยเป็นทางเลือกสู่ยานพาหนะยุคใหม่ที่อย่างไรก็ต้องมาถึง นั่นคือเรื่องที่ทุกคนต้องยอมรับ แต่ขณะเดียวกันนี่ยังเป็นเทคโนโลยีที่มีช่องโหว่อยู่หลายด้าน โดยเฉพาะข่าวไฟไหม้รถยนต์ไฟฟ้าที่หลายท่านอาจเคยได้ยินมาบ้างว่า เป็นสถานการณ์ที่สร้างความหนักใจแก่หลายประเทศ
ล่าสุดมีการคิดค้นวิธีการป้องกันไฟไหม้ต่อรถยนต์ไฟฟ้ามาแล้วก็จริง แต่มาดูกันหน่อยว่าเหตุใดเมื่อ EV เกิดไฟไหม้จะสร้างความกังวลเป็นพิเศษ
ไฟไหม้รถยนต์ไฟฟ้า ปัญหาน่าฉงนสำหรับผู้ใช้งาน
ถ้าเป็นรถยนต์สันดาปหลายท่านอาจคุ้นเคยกันดีว่า ในกรณีรถยนต์เกิดไฟไหม้อาจมาจากสาเหตุระบบเชื้อเพลิงรั่ว, ระบบไฟทำงานผิดพลาด, เครื่องยนต์เกิดการโอเวอร์ฮีท ฯลฯ แต่เมื่อเปลี่ยนเป็นรถยนต์ไฟฟ้า หลายท่านคงตั้งคำถามว่าเหตุใดมันจึงเกิดการลุกไหม้ ในเมื่อไม่ได้มีการบรรจุน้ำมันเชื้อเพลิงที่เป็นวัตถุไวไฟไว้บนรถ
อ้างอิงจากจีนหนึ่งในประเทศที่มีการผลักดันและผลิตรถยนต์ไฟฟ้ามากที่สุดในโลก สื่อจีนเปิดเผยว่า ในช่วงไตรมาสแรกปี 2022 มีเหตุไฟไหม้รถยนต์ไฟฟ้าไปแล้ว 640 คัน และเหตุไฟไหม้กว่า 38.5% เกิดขึ้นในขณะที่รถกำลังจอดอยู่นิ่งๆ ส่วนไฟไหม้ระหว่างการชาร์จมีอยู่ 22% ของทั้งหมดเลยทีเดียว
แน่นอนส่วนนี้อาจทำให้หลายท่านเกิดข้อสงสัยว่า เหตุใดรถยนต์ไฟฟ้าที่ไฟไหม้ระหว่างใช้งานหรือเกิดอุบัติเหตุกลับมีจำนวนน้อยกว่าช่วงเวลาที่ไม่ได้ใช้งานเสียอีก ส่วนนี้เกี่ยวพันอย่างลึกซึ้งกับแบตเตอรี่ที่มีไว้จ่ายพลังงานให้แก่ตัวรถ หรือแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเกิดการขัดข้องนำไปสู่เหตุไฟไหม้ดังกล่าว
ข้อมูลส่วนนี้ได้รับการอธิบายจาก สถานบันเทคโนโลยีแห่งกรุงปักกิ่ง เปิดเผยว่า เมื่อแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าถูกชาร์จแบบรวดเร็ว(DC) ธรรมชาติของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่สามารถทำงานได้ราบรื่นภายใต้อุณหภูมิเย็นจัดในช่วงฤดูหนาว จึงจำเป็นต้องทำการอุ่นหรือกระตุ้นแบตเตอรี่ด้วยความร้อน หากระบบส่วนนี้ขัดข้องจนไม่สามารถอุ่นแบตเตอรี่ได้ ก็มีความเป็นไปได้สูงที่ไฟจะลุกไหม้
นอกจากนี้เมื่อตัวแบตเตอรี่เกิดการตกตะกอนของลิเธียมคาร์บอเนต และการก่อตัวของลิเธียมเดนไดรต์ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เป็นไปได้สูงว่าจะทำให้เกิดเพลิงไหม้ ส่วนนี้สอดคล้องกับการขยายตัวของรถยนต์ไฟฟ้าราคาถูกในตลาดที่มีจำนวนมากขึ้น ยิ่งหากรถกลุ่มนี้ถูกใช้ในการชาร์จเร่งด่วนบ่อยครั้งยิ่งมีโอกาสเกิดสูงขึ้น โดยเฉพาะในช่วงหน้าร้อนที่อาจทำให้แบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้าเกิดอุณหภูมิสะสมได้ง่ายนำไปสู่เหตุไฟไหม้ในที่สุด
ปัญหาของรถยนต์ไฟฟ้าเมื่อเกิดไฟไหม้ ความหนักใจของทีมดับเพลิง
จริงอยู่เมื่อเทียบสถิติการออกสู่ตลาดของรถยนต์ไฟฟ้าในปี 2021 กว่า 3.2 ล้านคันแล้ว การเกิดข้อขัดข้องในจำนวนหลักร้อยถือว่ามีโอกาสเกิดน้อยมาก และตัวเลขสถิตินี้ก็ไม่ได้แตกต่างไปจากการเกิดไฟไหม้กับรถยนต์สันดาปนัก แต่เหตุใดปัญหาไฟไหม้รถยนต์ไฟฟ้าจึงได้รับความสนใจและดูเป็นปัญหามากกว่ารถยนต์ชนิดอื่น?
สาเหตุที่เป็นแบบนั้นมาจากความยากในการดับเพลิงและมลพิษที่เกิดขึ้นเมื่อมีความเสียหายต่อรถยนต์ไฟฟ้า
ข้อมูลจากเจ้าหน้าที่ดับเพลิงที่เข้ารับมือเหตุเพลิงไหม้จากรถยนต์ไฟฟ้าระบุ เจ้าหน้าที่ดับเพลิงของประเทศเยอรมนี หนึ่งในประเทศที่สนับสนุนการขยายตัวของรถยนต์ไฟฟ้าพบว่า การดับเพลิงที่ลุกไหม้บนรถยนต์สันปาดพวกเขาใช้เวลาเพียง 15 – 30 นาที ใช้น้ำไปราว 500 ลิตร แต่เมื่อเป็นรถยนต์ไฟฟ้าพวกเขาต้องใช้เวลาราว 2- 3 ชั่วโมง และน้ำอีกกว่า 10,000 ลิตรเลยทีเดียว
ส่วนนี้สอดคล้องกับข้อมูลจากนักดับเพลิงของเกาหลีใต้ที่ระบุว่า รถยนต์ไฟฟ้าประสบอุบัติเหตุส่งผลให้เกิดไฟลุกท่วมทั้งคันในเวลาไม่กี่วินาที แต่กว่าพวกเขาจะสามารถควบคุมเพลิงไหม้ได้เป็นผลสำเร็จต้องใช้เวลานานถึง 7 ชั่วโมง และใช้น้ำมากกว่า 17,000 ลิตร หรือจะเป็นเหตุการณ์ไฟไหม้รถยนต์ Tesla model S ที่เกิดไฟลุกไหม้หลังจอดทิ้งไว้ราว 3 อาทิตย์ และต้องใช้น้ำปริมาณถึง 106,000 ลิตรในการดับไฟ
ความร้ายแรงของเหตุไฟไหม้รถยนต์ไฟฟ้าอยู่ตรงนี้เอง นอกจากดับยากและใช้เวลานานด้วยแหล่งความร้อนหลักเกิดจากจุดจ่ายพลังงานอย่างแบตเตอรี่แล้ว อุณหภูมิของแบตเตอรี่ที่ขัดข้องสามารถพุ่งไปได้ถึง 800 องศาเซลเซียส การลดอุณหภูมิเพื่อควบคุมไฟจึงทำได้ยากเพราะสามารถปะทุใหม่ได้ตลอด ต้นไฟอย่างแบตเตอรี่ก็ยากต่อการเข้าถึงจึงทำให้จัดการได้ยากขึ้นไปอีก
ความยุ่งยากอีกอย่างเมื่อเกิดเหตุเพลิงไหม้รถยนต์ไฟฟ้าคือ เมื่อเกิดไฟไหม้แบตเตอรี่ย่อมเกิดการเสียหายทำให้สารเคมีภายในรั่วไหล องค์ประกอบเคมีของแบตเตอรี่บางครั้งเป็นอันตรายสูงจากการปล่อยกรดไฮโดรฟลูออริก สามารถทำให้ผิวไหม้ เนื้อเยื่อปอดเสียหาย รวมถึงตาบอดได้อย่างฉับพลันและถาวร ถือเป็นสารอันตรายที่ต้องกำกับควบคุม นอกจากนี้น้ำที่ใช้ในการดับไฟมีความเป็นไปได้ในการปนเปื้อนสารพิษ จำเป็นต้องหาวิธีจัดการเฉพาะทางต่อไปด้วยเช่นกัน
นี่จึงเป็นเหตุผลว่าหากเราต้องการผลักดันยานยนต์ไฟฟ้าก็จำเป็นต้องหาวิธีรับมืออุบัติเหตุประเภทนี้ไปพร้อมกัน
แนวคิดในการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนใหม่ ลดโอกาสเกิดเพลิงไหม้
ผลงานนี้เกิดจากทีมวิจัยแห่งประเทศจีน โดยพวกเขาศึกษาปัญหาจากรถยนต์ไฟฟ้าแล้วพบว่า แบตเตอรี่ซึ่งใช้งานในรถยนต์ไฟฟ้า เมื่อขัดข้องจนก่อให้เกิดการโอเวอร์ฮ๊ทจะถ่ายเทความร้อนไปหาแบตเตอรี่ลูกอื่นๆ ส่งผลให้ความร้อนสะสมสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว ขยายขอบเขตความเสียหายสู่เพลิงไหม้ขนาดใหญ่ในที่สุด
นี่ทำให้เขาเริ่มเล็งเห็นว่าหนทางที่จะหยุดยั้งการเกิดไฟไหม้ครั้งใหญ่คือ การยับยั้งการทำงานของแบตเตอรี่ทันท่วงทีในช่วงเวลาที่เกิดโอเวอร์ฮีต คล้ายคลึงกับระบบตัดไฟอัตโนมัติภายในบ้าน นำไปสู่การสร้างวัสดุชนิดใหม่เพื่อนำมาใช้ในการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
โดยวัสดุชนิดใหม่นี้เป็นพอลิเมอร์ซึ่งมีคุณสมบัติตอบสนองต่อความร้อน โดยจะสามารถใช้งานตามปกติโดยการนำพอลีเมอร์ชนิดนี้ไปชุบทองแดง แต่เมื่อได้รับอุณหภูมิสูงเกิน 90 องศาเซลเซียส พอลิเมอร์จะขยายตัวแยกชั้นทองแดงออกจากกัน หยุดการไหลเวียนของประจุไฟฟ้าและความร้อนที่ส่งผ่านกันในระบบอย่างฉับพลัน
ข้อดีของแบตเตอรี่ที่ใช้วัสดุนี้คือ ถึงแม้เกิดความเสียหายและการโอเวอร์ฮีทขึ้น แบตเตอรี่ที่เสียหายจะถูกตัดขาดออกจากวงจร ช่วยให้แบตเตอรี่ลูกอื่นยังทำงานต่อไปได้และรักษาสภาพรถทั้งคันไว้ไม่ให้เกิดความเสียหายเพิ่มเติม อีกทั้งโพลิเมอร์ชนิดนี้เองก็มีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าสูง ค่าต้านทานไฟฟ้าต่ำ และอายุการใช้งานเทียบเท่าแบตเตอรี่ทั่วไป จึงคาดว่าจะสามารถนำมาใช้งานได้โดยไม่ทำให้แบตเตอรี่และวงจรไฟฟ้ารวมลดประสิทธิภาพลง
ถือเป็นเรื่องน่าสนใจและพัฒนาการก้าวใหญ่สำหรับยานยนต์ไฟฟ้า หากเราสามารถแก้ปัญหาไฟไหม้รถยนต์ไฟฟ้าที่นำไปสู่การสูญเสียชีวิตและทรัพย์สินครั้งใหญ่ได้สำเร็จ อีกทั้งยังช่วยรักษาสภาพรถยนต์ให้ได้รับความเสียหายน้อยลง ทำให้ในอนาคต เมื่อเกิดอุบัติเหตุไฟไหม้รถยนต์ไฟฟ้า เราอาจทำเพียงเปลี่ยนแบตเตอรี่โดยไม่ต้องเปลี่ยนรถทั้งคันก็เป็นได้
ที่มา
https://www.autofun.co.th/news/chinese-ev-most-fire-45355
https://www.mreport.co.th/news/statistic-and-ranking/219-ev-car-sales-2021
https://www.komchadluek.net/news/521055