電気自動車(EV)のリチウムイオンバッテリー「熱暴走」の要因とは?

世界中で電気自動車の火災事故が発生しています。

2022年6月4日、韓国の高速道路で電気自動車であるヒョンデ「アイオニック5」が火災事故を起こしています。

車両は高速道路の料金所にある衝撃吸収帯に衝突し、たった3秒という短い時間で車が火に包まれたようです。

消防が駆け付け消火に当たりましたが、鎮火になんと7時間もかかっています。

残念ながら、この車両火災事故で運転手と同乗者が亡くなっています。

事故が起きた韓国釜山西部警察の調査官によると、車両火災の原因はリチウムイオンバッテリーの「熱暴走」と推測しています。

リチウムイオンバッテリーの「熱暴走」とは、通常30~40℃のバッテリー内部の温度が800℃まで一瞬で跳ね上がる現象です。

車両が衝撃吸収帯に衝突し、1~2秒後にボンネットから火の手が上がり、約3秒で車全体が炎に包まれました。

今回は、電気自動車に採用されているリチウムイオンバッテリーの「熱暴走」の要因を紹介します。

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リチウムイオンバッテリーの「熱暴走」の要因とは?

リチウムイオンバッテリーの「熱暴走」の要因は2つあります。

「物理的要因」と「電気的要因」です。

物理的要因

リチウムイオンバッテリーの「熱暴走」は、バッテリー本体が物理的なダメージを受けることで発生します。

電気自動車に作用されているリチウムイオンバッテリーの内部は、プラス極とマイナス極にそれぞれ別の電解液で満たされたモジュールが並べられています。

プラス極とマイナス極の電解液が混ざり合わないよう断絶するセパレーターによって仕切られています。

リチウムイオンバッテリーは、リチウムイオンがセパレターを少しずつ通り抜けプラス極とマイナス極を行き来することで充電と放電を行います。

「熱暴走」は、物理的要因によってプラス極とマイナス極を断絶するセパレーターが破損して、ショートすることで引き起こされます。

ショートすると非常に大きな電流が発生することで熱を発生します。

さらに、プラス極とマイナス極の電解液が混ざり合い分解反応を起こすことで、水素や酸素といった可燃ガスを発生します。

高圧の電流と可燃ガスなど様々な発熱を伴った化学反応が誘発されることで、リチウムイオンバッテリーは一瞬で800℃という高温に達します。

これが熱暴走と言われる現象です。

韓国で起きたヒョンデ「アイオニック5」の車両火災事故は、この物理的要因によってリチウムイオンバッテリーのモジュール内部のセパレーターが破損したことによる熱暴走が原因と推測されています。

電気自動車のリチウムイオンバッテリーは非常に頑丈なフレームと防水ケースに守られているため、そう簡単には破損しないように設計されています。

たまたま打ち所が悪かったで済ますことは出来ませんが、やはり完璧ではないということでしょう。

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電気的要因

リチウムイオンバッテリーの「熱暴走」は、バッテリー本体の過充電や過放電よる電気的な要因で発生します。

リチウムイオンバッテリーは過充電時にプラス極の電位が上昇することで、電解液が分解され発熱します。

プラス極の発熱によりセパレーターが少しずつ収縮し続けて、最悪の場合セパレーターが無くなってしまいショートを発生します。

物理的要因による熱暴走と同様に、様々な化学反応が誘発されて最終的に熱暴走状態へと陥ってしまいます。

もちろん、バッテリーメーカーは過充電や過放電によって熱暴走を起こさないようにプログラム制御されています。

さらに、発火しにくい難燃剤や高温状態での反応を物理的に遮断するなどの熱暴走対策が施されています。

過去には、VWの電気自動車「ID.3」が充電後に車両火災事故を起こしたことが報じられたことがありました。

幸い誰も乗っていなかったので大事には至っていませんでしたが、車両はフレームのみを残し全焼しています。

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「熱暴走」の消火方法

熱暴走による車両火災事故の鎮火方法は、とにかくバッテリーを冷やし熱暴走を止める他ありません。

熱暴走を止めない限り、様々な反応によって有毒ガスと可燃ガスを発生し続けて燃え続けるからです。

車両火災現場では消防が水をかけて消火を試みるのですが、熱暴走を発生し火元となっているバッテリー内部は、非常に頑丈な防水ケースによって守られているため直接水をかけることが困難とされています。

そのため電気自動車の車両火災鎮火までには、大量の水と時間が必要になります。

2021年にアメリカで起きたテスラの車両火災では、鎮火までに10万リットル以上の水が必要だったそうです。

記事冒頭で紹介した韓国で起きたヒョンデの車両火災においては鎮火まで7時間かかっています。

電気自動車の火災においては、車をプールに沈める方法がベストと言われています。

バッテリーユニットを水の中に沈め冷却することで、熱暴走を止め消火するのです。

実際に韓国で起きたヒョンデの車両火災では、車の周りに壁を作ってバッテリーが浸るまで水を張って消火する方法を採用しています。

自動車メーカーもバッテリーの熱暴走対策を行っているので、日々安全になっていることは間違いないでしょう。

しかし、リチウムイオンバッテリーが制御不能状態になれば「熱暴走」を起こし、最悪「火災」の原因になる危険があることは理解しておくべきです。

これから数多くの電気自動車が発表発売されます。

私たちが電気自動車の正しい知識と使用条件を理解し、厳守することで、電気自動車はより安全な乗り物になるのです。

ソース:エコ発蓄電池

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