消火できないってマジか!?? EVの火災が深刻な理由と対処方法

消火できないってマジか!?? EVの火災が深刻な理由と対処方法

 ここ数年、海外メーカーのバッテリーEVにおいて、リチウムイオン電池に起因する火災事故が散発しています。

 2021年4月には、北米でテスラの「モデルS」が木に衝突して炎上したほか、同8月にはフォルクスワーゲンの「ID.3」が充電後に発火、GMの「Bolt EV」も充電中に発火。

 バッテリーEVに使われているリチウムイオン電池は、発熱・発火すると消火が難しく、最悪の場合は大火災に繋がる恐れがあります。「モデルS」の事例も、鎮火までになんと4時間も要したそう。

 なぜバッテリーEVの火災は消えにくいのか。リチウムイオン電池の発熱・発火メカニズムと、万一そのような不具合に遭遇したときの対処法について、ご紹介します。

文:Mr.ソラン、エムスリープロダクション
アイキャッチ写真:Adobe Stock_benjaminnolte
写真:NISSAN、TOYOTA、HONDA、MAZDA、MITSUBISHI、SUBARU、HYUNDAI、BMW、BENZ、Audi、STELLANTIS、JAGUAR

【画像ギャラリー】続々登場!! 日本で購入できる主なバッテリーEVたち(53枚)画像ギャラリー

容易に高電圧を得られるが、高い安全性が要求される

 リチウムイオン電池は、正極にリチウム系材料、負極にカーボン系材料、電解質としてリチウムイオンを含む電解液、正極と負極の間には、リチウムイオンの行き来を可能にしながらも、両極間を分離してショートを防ぐセパレーターがあります。充電や放電は、この正極と負極の間をリチウムイオンが移動することによって行われます。

 充電器を接続して電流を流すと、正極にあるリチウムイオンが電解液を経由して負極に移動。その結果、正極と負極間に電位差が生じて電池に電気エネルギーが充電されます。一方の放電では、電気エネルギーを必要とするモーターなどの負荷が接続されて、放電回路が形成。負極にあったリチウムイオンが正極に向かい、電流が流れます。

 リチウムイオンの化学的性質は非常に活発なので、重量当たりのエネルギー密度は鉛電池の5倍以上、ニッケル水素電池の2倍程度あります。容易に高電圧が得られるので、バッテリーEVやプラグインハイブリッド車のほとんどが、リチウムイオン電池を駆動バッテリーとして採用していますが、鉛電池やニッケル水素電池で使われている電解液が無機系で不燃性なのに対して、リチウムイオン電池は可燃性の有機溶媒を使っているため、使用に際しては高い安全対策が要求されます。

正極と負極、電解液で構成されるお弁当1個分サイズの単一ユニットを電池セル、セルを積み重ねてまとめて重箱サイズになった姿を電池モジュール、実際に、クルマに搭載される集合体は電池パックと呼ばれる

発熱・発火はセパレーターの損傷から

 リチウムイオン電池の発熱や発火が起こるメカニズムには、物理的な要因と、電気的な要因の2つがあります。

・物理的な要因
 正極と負極を分離しているセパレーターが何らかの物理的要因で破れてショートすると、短絡した部分に大電流が流れて発熱。これを発端にして、正極・負極の活物質の熱分解や電解液との反応など、様々な発熱反応が誘発されて、最悪の場合には発火や熱暴走にまで進展します。物理的な要因となるのは、生産時の金属粉などの異物混入や衝撃による変形、鋭利なものによる損傷などです。クルマの衝突事故などで、車載バッテリーに致命的な損傷が及ぶと発火する理由がこれです。

・電気的な要因
 バッテリーの過充電および過放電も発火の原因となります。特に過充電が起こると、正極の電位が上昇し、電解液が酸化分解することで発熱。この発熱により、セパレーターが焼損してショートが発生、その後は物理的要因と同様に発熱反応が加速され、発火や熱暴走に至るのです。

次ページは : 唯一確実な消火方法は「丸ごと水槽に沈める」

最新号

ベストカー最新号

ジムニーシエラ5ドアの詳報来たる!! 注目モデルも試乗ラッシュ! ベストカー8月26日号

発売中の「ベストカー」8月26日号は注目の新車特集号! 公開されたばかりの新型クラウンクロスオーバー、雑誌ならではの切り口で魅力を探ります。さらに、新型フェアレディZと新型エクストレイルの試乗記。新型シビックタイプR、新型ムーヴキャンバスの紹介もあります!

カタログ