Современный электротранспорт давно стал привычной частью нашей жизни: трамваи, троллейбусы, электробусы, электросамокаты, гироскутеры каждый день в огромном количестве «выходят» на городские улицы. Отрасль активно развивается, и вместе с ней ученые разрабатывают новые способы следить за пожарной безопасностью аккумуляторов, на которых работают такие транспортные средства. Инновационное решение предложил проект, победивший в одной из номинаций премии «Новатор Москвы».
О том, как предотвращать возгорания на микроуровне и как защитить практически любое устройство — от розетки в офисе до аккумулятора на подводной лодке — рассказала автор проекта, кандидат химических наук, генеральный директор и научный руководитель команды МФА ТЕХ Александра Серцова.
— Что может загореться в аккумуляторах и почему это происходит?
— Даже самая большая и емкая батарея состоит из множества мелких элементарных ячеек. Самый популярный пример ячейки — это цилиндрический аккумулятор стандарта 18650. Он в полтора раза больше пальчиковой батарейки. Иногда внутри ячейки происходит короткое замыкание, которое приводит к тепловому разгону (так называют явление, при котором увеличение температуры электролита приводит к росту зарядного тока – прим. ред.) и возгоранию, а иногда даже взрыву.
Воспламенение всегда происходит в одной из ячеек, а дальше по принципу домино идет цепное распространение пожара на всю батарею. Вот и получается, что всего один из 7000 маленьких аккумуляторов способен стать причиной выгорания всего авто или целого транспортного корабля-автовоза.
Высокая пожарная опасность аккумулятора объясняется наличием в их составе легковоспламеняющегося электролита и активных материалов катода.
— Какая защита стоит на такой случай в электротранспорте?
— На сегодняшний день для борьбы с тепловым разгоном и возгоранием реализуются множество подходов. Самыми эффективными из них являются BMS (контроллер управления батареями), теплоизоляционные материалы, системы принудительного охлаждения. Все перечисленные методы можно отнести к пассивной пожарной защите. В некоторых ситуациях защита достигается за счет снижения SOC (уровень заряда электрической батареи по отношению к ее емкости): аккумулятор заряжают всего на 60%, чтобы снизить плотность энергии внутри ячеек.
— Как выглядит ваша разработка и чем она поможет предотвратить возгорание?
— Образно ее можно представить как огнетушитель в форм-факторе пластинки, который работает в полностью автономном режиме, без источников питания, сенсоров, а главное — без участия человека. Проще говоря, наша разработка — очень маленький огнетушитель, который можно установить даже в самые небольшие объекты.
Мы делаем композитный материал, который при воздействии поражающих факторов пожара (пламени или температуры) выделяет газообразное огнетушащее вещество —это огнетушащий агент. Он находится в материале в микрокапсулированном виде. Такой агент замедляет процесс горения и тушит возгорание, находясь внутри аккумулятора.
Решение помогает, к примеру, отделаться мелким ремонтом по замене ячейки, а не покупкой нового автомобиля.
— Микрокапсулы подойдут для любого устройства, работающего на литий-ионном аккумуляторе?
— Микрокапсулы — это сердце нашей разработки. В чистом виде мы их не используем, а делаем из них материалы. Конечно, это решение подходит для всех устройств и оборудования, составной частью которых являются литий-ионные аккумуляторы, будь то легковые электромобили, электробусы, электросамокаты, маневровые электролокомотивы, стационарные системы накопления, источники бесперебойного питания, спецтехника, телекоммуникационное оборудование, портативные устройства и т.д.
— С чего начинался ваш стартап?
— Все началось с истории про самопроизвольное воспламенение смартфонов Samsung Galaxy Note 7. Их даже запрещали к провозу в салоне самолета, приравняв к огнестрельному оружию, ножам и легковоспламеняющимся жидкостям. Тогда южнокорейская компания начала решать, на первый взгляд, абсурдную задачу — установить средство пожаротушения непосредственно в телефон. За ними подтянулись остальные, и мы работали по этой теме в одном из корейских стартапов. Нас настолько затянуло решение проблем пожарной безопасности, что после завершения проекта в Южной Корее мы захотели дальше развивать способы, позволяющие локализовать пожар на самой ранней стадии и избежать таким образом больших материальных потерь и человеческих жертв. В России нас поддержал Фонд содействия инновациям, Сколково и Московский инновационный кластер.
— На какой стадии сейчас находится работа над продуктом?
— Где сейчас используется разработка?
— Нашими основными клиентами стали производители ячеек, батарей и конечных устройств. Пока мелкосерийно мы производим 10-15 кг продукта в месяц, и все это количество расходится.
Кроме того, решения, разработанные нами ранее, применяются как один из элементов противопожарной защиты стационарных систем накопления энергии в Южной Корее. Это такая большая батарея в 20-футовом морском контейнере для ветрогенераторов и солнечных панелей.
— Как вам помогла образовательная программа «Новатора Москвы»?
— Мы имеем достаточно большой опыт участия в акселераторах и иных программах развития и можем с уверенностью сказать, что это была одна из самых разнообразных и разносторонних программ. Нетворкинг, экспертная оценка, проработка бизнес-модели и других ключевых параметров проекта, расширение своих бизнес-компетенций — все в комплексе было очень полезно.
— Какие планы на премию и дальнейшее развитие продукта?
— Вырученные средства мы направим, в частности, на дооснащение лаборатории, покупку оборудования. Хотим расширять области применения нашей разработки. У нас амбициозные цели — сделать использование этого материала стандартом для применения в электротехнике. Ведь с помощью него можно защитить практически любое устройство — от розетки в офисе до аккумулятора на подводной лодке.
— Вы также стали одним из первых резидентов программы непрерывного развития проектов «Академия инноваторов». Что вы ожидаете от участия?
— Мы ожидаем, что «Академия инноваторов» поможет в развитии бизнес-компетенций команды и подсветке проекта «Функциональные пожаротушащие материалы для защиты литий-ионных аккумуляторов». Наше решение относится к сквозным технологиям, поэтому мы можем предложить его применение, пожалуй, каждому из внушительного списка компаний-партнеров Академии.
