קורקינטים, אופניים חשמליים ושריפות מצברי ליתיום

עם התקדמות הטכנולוגיה של "תחבורה חשמלית שכונתית", הווה אומר הובר-בורד, קורקינטים, אופניים חשמליים וכלי תחבורה אישיים בהגדרת "פרסונל מוביליטי", החלו לצוץ אירועי בטיחות חמורים בעת טעינת כלים אלו ושימוש בהם. אירועים מסוכנים אלו מסתיימים במקרה הטוב בהשמדת כלי התחבורה והסביבה הקרובה שלו, ולעיתים אף שריפת דירה שלמה ואובדן חיי אדם.

בשנת 2019 דווחו 144 מקרים לשירותי כבאות והצלה בישראל, כמה מהם אף צולמו במצלמות אבטחה ומציגים סכנה מוחשית וחמורה המצריכה התייחסות פעילה של בעלי כלי התחבורה הנוחים, הזמינים והנפלאים האלו.

כמו מגפת הקורונה ולהבדיל ממנה, ניאלץ לחיות עם הסיכון של שימוש בליתיום כל עוד טכנולוגיה זו היא הנפוצה ביותר בכל תחומי החיים שלנו כמעט. אנו מחויבים לנהל נכון ובאופן מושכל את הסיכונים הולו. ההדחקה הנפוצה "לי זה לא יקרה" לא תמיד עובדת, אסור שהסטטיסטיקה של 1:5,000,000 תגרום שאננות בקרב המשתמשים במכשירים ובכלי תחבורה מבוססי מצברי ליתיום.

כיצד נגרמות שריפות במצברים?

סוללות ליתיום מופיעות בשתי צורות עיקריות של מארז: תא גלילי, בדרך כלל 18650 (18 מילימטר קוטר, 650 מילימטר אורך, ראו תמונה 1), או תא שטוח בגדלים ועוביים שונים, בצורת שקית כסופה LI-PO (ליתיום פולימר פאוטש, ראו תמונה 2).

תמונה 1 | תמונה 2

בשני סוגי המארזים קיים חלק פנימי מגולגל בגלגול עגול או שטוח של אנודה, קתודה (חומר משחתי שלילי) וחומר חיובי, על גבי שכבת ממברנה מוליכה למחצה ושכבות נוספות של מוליכים חשמליים ושל מבודדים חשמליים, מעין סנדוויץ' רב שכבתי.

כאשר התא נטען, נוצר הפרש פוטנציאלים (הפרש מתחים) שגודל ככל שהתא טעון יותר. (נתייחס לצורך העניין לתא אחד בלבד). למתח זה יש כמובן סף עליון, שאסור לעבור אותו, בהתאם לטכנולוגיית החומרים שמהם בנוי התא החשמלי.

בהפרש פוטנציאלים גדול המוגדר "לחץ אלקטרונים", ממש כמו פינגווינים המצטופפים בקצה צוק או מים המצטברים מאחורי סכר, מגיע הרגע שבו הפינגווין הראשון קופץ מהצוק או לחץ המים פרץ את הסכר. במצב הזה האירוע שהחל כדליפה פנימית (אזהרה ראשונה היא חוסר איזון תאים) נהפך לקצר פנימי בלתי נשלט שגורם לחימום במשוב חיובי. מרגע שהטמפרטורה עברה 60 מעלות (התראה שנייה של עליית מעלה אחת בדקה או מעבר 45 מעלות צלזיוס) כבר אין דרך חזרה, ונוצרת שריפה של המתכות הקלות שמהן בנוי התא.

בתגובת שרשרת, גם שאר התאים של הסוללה מתחממים, ניצתים ונוצר אירוע קטסטרופלי. האנרגיה האצורה בסוללה של שלושה תאים של רחפן צילום בינוני, שוות ערך לרימון רסס צה"לי תקני, שלא לדבר על סוללה מרובת תאים במשקל של כמה קילוגרמים של קורקינט או אופניים חשמליים.

כאשר פורצת שריפה של סוללת ליתיום

תהליך "הבריחה הטרמית" או "ההצתה העצמית" מאופיין בפתיחת שסתום ביטחון בתא 18650 או התנפחות והתבקעות של תא LIPO ויציאת עשן לבן רעיל מהתא. בשלב זה מומלץ לנתק מייד את המטען מרשת החשמל ולקרר את המצבר על ידי התזת מים בכמות גדולה ושימוש במטפה מתאים כדי לקרר את המצבר ולמנוע המשך של תגובת השרשרת הצפויה.

בכל מקרה אין לסכן חיי אדם או חיי בעלי חיים, ויש לפנות את כל הנוכחים מהמקום ולהזעיק את מכבי האש. על פי צפיות בניסויים ובחומרים מצולמים ממצלמות אבטחה, אירוע שריפת ליתיום נעשה בלתי נשלט כבר אחרי דקה אחת בלבד מתחילתו.

אגב, מחשבים ניידים אינם יוצאים מהכלל, ויש לתפעל אותם על שולחן עבודה המאפשר מרווח אוויר לקירור מתחת למחשב ומצדדיו. אין לעבוד עם מחשב על שמיכה במיטה.

במקומות שמטעינים בהם סוללות של טיסנים או רחפנים, מומלץ לבצע זאת מחוץ לכלי ובתוך "קופסת גהינום", ולהחזיק דלי מים סמוך למקום הטעינה. סוללה שמתחממת או משחררת גזים, דינה השלכה מיידית לדלי המים והוצאת הדלי לשטח פתוח.

בעת כיבוי של שריפת סוללות ליתיום, קיימת דילמה אם להשתמש במים או לא. ההיגיון הפשוט אומר "מים וחשמל לא מסתדרים יחד". זה נכון, אבל הניסיון מלמד שקירור הסוללה בכמויות מים גדולות (גם מניסיון אישי במעבדת מצברים) יעיל, ועוזר במיוחד בשלב הראשוני שבו הסוללה מתחממת ומתנפחת, ונמצאת בשלב של בריחה טרמית. מעבר לכך, ההנחיה של רשויות הכיבוי בעולם מחייבת הצפת המצברים במים פרק זמן ארוך והשגחה במשך 24 עד 72 שעות כדי למנוע הצתה עצמית חוזרת, זאת עד לריקון הפוטנציאל החשמלי של הסוללה (גם בסוללות בעלות מתחים גבוהים של רכבים חשמליים.)

לסיכום, אי אפשר למנוע שימוש בסוללות ליתיום במרחב האישי, בבתים או במכוניות, אבל עלינו להתייחס בכובד ראש לכתוב לעיל ולהפנים שזו האחריות של כולנו, כמשתמשים, לשמור על כללי הבטיחות הנוגעים לתפעול מוצרים מבוססי מצברי ליתיום.

דורון כהן, מעבדה אלקטרונית לרכב חשמלי, טל' 0505600081.