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I veicoli elettrici sono un pericolo di incendio?
Negli ultimi due mesi, tre auto elettriche Tesla Motors Model S hanno preso fuoco dopo che le loro batterie agli ioni di litio sono state danneggiate. La scorsa settimana la National Highway Traffic Safety Administration ha dichiarato che avrebbe indagato sulla necessità di modificare la Model S di Tesla per prevenire ulteriori incendi.
Bruciato: La parte anteriore di una Tesla Model S è stata consumata dalle fiamme dopo che la sua batteria è stata danneggiata.
In due casi, le auto hanno investito oggetti metallici di grandi dimensioni a velocità autostradale; la terza macchina ha colpito un muro di cemento. Nessuno si è fatto male: un sistema di allarme ha permesso ai conducenti di accostare l'auto e uscire prima che il fumo iniziasse a uscire dal pacco batterie, e il design del pacco batterie ha rallentato la propagazione dell'incendio, che non è mai arrivato all'interno dell'abitacolo . Tesla ha detto che coprirà gli incendi nella sua garanzia, quindi il costo non sarà sentito dai proprietari. E il fondatore di Tesla, Elon Musk, sostiene che gli incendi sono ancora molto rari.
Anche così, gli incidenti hanno attirato l'attenzione sulla sicurezza delle batterie utilizzate nei veicoli elettrici (vedi i primi dati suggeriscono che gli incendi causati da collisioni sono più frequenti nella Tesla Model S rispetto alle auto convenzionali). Sono anche solo gli ultimi esempi di incendi di batterie agli ioni di litio nei veicoli elettrici: abbiamo visto incendi con i veicoli plug-in Chevy Volt e Fisker Karma. Il 787 Dreamliner di Boeing è stato messo a terra a causa di problemi con le sue nuove batterie agli ioni di litio.
Ci sono rischi intrinseci quando si accumula energia sufficiente per spingere un'auto da due tonnellate a 75 miglia all'ora per centinaia di miglia. Dopotutto, migliaia di auto a benzina prendono fuoco ogni anno in caso di collisione. In linea di principio, tali rischi possono essere gestiti attraverso la progettazione strutturale e il raffreddamento. Ma le stesse celle della batteria agli ioni di litio potrebbero essere rese più sicure?
I pacchi batteria dei veicoli elettrici sono composti da centinaia a migliaia di celle, ognuna delle quali contiene un elettrolita liquido infiammabile. La gestione dei rischi di incendi delle batterie agli ioni di litio si riduce a due cose: evitare che l'elettrolito prenda fuoco e impedire che un incendio si diffonda se si verifica.
Tuttavia, le stesse celle della batteria agli ioni di litio a volte possono generare abbastanza calore per accendere l'elettrolita in un processo noto come fuga termica. I cortocircuiti tra i due elettrodi in una cella di batteria, ad esempio, possono surriscaldare gli elettrodi. Se questi elettrodi si surriscaldano, il calore può innescare reazioni chimiche che generano rapidamente più calore fino a quando gli elettroliti non prendono fuoco. Questo sembra essere quello che è successo negli incendi di Tesla, quando i danni ai pacchi batteria hanno causato cortocircuiti che hanno portato alla fuga termica.
I cortocircuiti possono essere il risultato di difetti di fabbricazione, ma i produttori di batterie sono diventati molto bravi a prevenirli. Quando le batterie vengono utilizzate come previsto, c'è solo un incendio ogni 100 milioni di celle della batteria agli ioni di litio, afferma Jeff Dahn , professore di fisica e chimica alla Dalhousie University. Tesla protegge anche dagli eventi di fuga termica con un ampio sistema di raffreddamento a liquido progettato per raffreddare le celle così velocemente che se una cella prende fuoco, i suoi vicini non lo faranno.
Se, tuttavia, vengono danneggiate più celle, il sistema di raffreddamento potrebbe non essere sufficiente. Se il pacco di Tesla viene abusato gravemente da un grosso oggetto metallico spinto attraverso il pacco, probabilmente avrà un incendio nella maggior parte dei casi, dice Dahn.
Tesla protegge ulteriormente il pacco batteria con una piastra in alluminio temprato dello spessore di un quarto di pollice. In molti casi, questo sembra funzionare. Il Model S ha ottenuto le valutazioni di sicurezza più alte da NHTSA dopo i crash test. Ma la protezione non si è rivelata sufficiente in caso di incendi.
Tesla ha anche costruito un firewall tra lo zaino e l'abitacolo. Quel firewall è progettato in modo che, anche se il pacco va in fuga termica, non penetra nell'abitacolo, dice Musk.
Dopo gli incidenti, Tesla ha inviato un aggiornamento software che modifica le impostazioni sulla sospensione della Model S in modo che il pacco batteria sia più alto da terra a velocità autostradali, rendendo meno probabile che colpisca il tipo di pezzi di metallo che ha causato due dei incendi.
Oltre a rendere più sicuri i pacchi batteria, è anche possibile rendere più sicure le celle stesse passando a materiali per elettrodi che immagazzinano meno energia ma possono resistere a temperature più elevate prima che inizi la fuga termica. Alcune altre case automobilistiche lo hanno fatto, ma i pacchi batteria risultanti costano di più. Non è chiaro se Tesla abbia selezionato i materiali degli elettrodi per migliorare la sicurezza delle singole celle.
Musk dice che sarebbe possibile aumentare lo spessore della placcatura in alluminio che protegge il pacco batteria. Ma ciò aggiungerebbe un peso considerevole che danneggerebbe le prestazioni dell'auto e abbasserebbe la sua autonomia con una carica. Dice che non pensa che sarà necessario, dal momento che le attuali misure di sicurezza hanno protetto i conducenti e si aspetta che non ci saranno molti incendi.
In definitiva, potrebbe anche essere possibile sostituire l'elettrolita infiammabile con uno non infiammabile, ma tali batterie si sono rivelate difficili da sviluppare (vedi Batterie a stato solido , Costruire automobili con le batterie non è così folle come sembra e Un trucco per Rendere le batterie più sicure potrebbe anche rendere convenienti i veicoli elettrici).