Защо литиево-йонните батерии се взривят?

Докато литиево-йонните батерии като цяло са изключително безопасни, много рядко се възпламеняват или експлодират. Когато това се случи, както при фиаското на Samsung Galaxy Note 7 или по-новото извикване на лаптопа на HP, това винаги е голяма новина. И така, какво става и защо батериите понякога излизат с гръм? Нека разберем.

Акумулаторните литиево-йонни батерии - видът батерия, която се намира във вашия лаптоп, телефон, таблет и почти всяка друга модерна притурка, която притежавате, както и електрически автомобили и самолети - са отговорни за революцията на преносимите устройства. Без литиево-йонни батерии нямаше да мога да напиша тази статия в кафене; вместо това през цялото време трябва да съм включен към източник на захранване.

Какво има вътре в литиево-йонната батерия?

За да разберете защо литиево-йонните батерии понякога се провалят, трябва да знаете какво става под капака. Във всяка литиево-йонна батерия има два електрода - положително зареденият катод и отрицателно зареденият анод, разделени от тънък лист от "микроперферирана" пластмаса, която държи двата електрода да се допират. Когато зареждате литиево-йонна батерия, литиевите йони се изтласкват от електричеството от катода, през микроперферациите в сепаратора и електропроводима течност, и до анода. Когато батерията се разреди, се случва обратното, когато литиевите йони преминават от анода към катода. Това е реакцията, която захранва вашия лаптоп.

Малките батерии, като тези в смартфоните, обикновено имат само една литиево-йонна клетка. По-големите батерии, като тези в лаптопите, обикновено имат между 6 и 12 литиево-йонни клетки. Батериите в електрическите автомобили и самолетите могат да имат стотици клетки.

Какво прави експлозията на литиево-йонната батерия?

Това, което прави литиево-йонните батерии толкова полезни, е това, което им дава възможност да се запалят или експлодират. Литийът наистина е страхотен за съхраняване на енергия. Когато се пусне като струйка, той захранва телефона ви цял ден. Когато се пусне наведнъж, батерията може да експлодира.

Тази литиево-йонна батерия от Japan Airlines Boeing 787 се запали през 2013 година.

Повечето пожари и експлозии на литиево-йонна батерия се свеждат до проблем с късо съединение. Това се случва, когато пластмасовият сепаратор се провали и позволява на анода и катода да се докоснат. И след като тези две се съберат, батерията започва да се прегрява.

Има няколко причини, поради които разделителят може да се провали:

Лош дизайн или производствени дефекти: Батерията е лошо проектирана, както при Galaxy Note 7. В този случай нямаше достатъчно място за електродите и сепаратора в батерията. При някои модели, когато батерията се разшири малко при зареждането, електродите се огънаха и предизвикаха късо съединение. Дори и добре проектирана батерия може да се провали, ако контролът на качеството не е достатъчно стегнат или има някакъв дефект в производството.
Външни фактори: Екстремната топлина почти гарантира, че ще причини повреда. Известно е, че акумулаторите, оставени твърде близо до източник на топлина - или са попаднали в огън - експлодират. Други външни фактори също могат да причинят повреда на литиево-йонната батерия. Ако изпуснете телефона твърде силно (или прекалено много пъти), има вероятност да повредите разделителя и да предизвикате докосване на електродите. Ако пробиете батерията (случайно или умишлено), почти сигурно ще предизвикате късо съединение.

Проблеми със зарядното устройство: А лошото или лошо изолирано зарядно устройство може да повреди литиево-йонната батерия. Ако зарядното устройство къси или генерира топлина в близост до батерията, може да причини достатъчно щети, за да причини повреда. Ето защо препоръчваме да използвате само официални зарядни устройства (или най-малкото висококачествени трети страни от реномирани марки). Литиево-йонните батерии имат вградени защити, за да спрат презареждането. Макар и много рядко, ако тези мерки за безопасност се провалят, презареждането е добър начин за прегряване на батерията.
Термални бегълци и множество клетки: Макар и да не са свързани с единични батерии като тези в повечето смартфони (iPhone X всъщност има две клетки), само една клетъчна батерия трябва да се провали за цялата батерия. След като една клетка се прегрее, получавате ефект на доминото, наречен „термичен избягване“. За батерии със стотици клетки, подобни на тези в модела на Tesla, S-термично избягване има потенциал да бъде наистина голям проблем..

Въпреки че изследването защо батерията понякога се проваля, рисува страшна картина, литиево-йонните батерии са безопасна и зряла технология. Фактът, че винаги е новини, когато батерията експлодира неочаквано, показва колко рядко се случват тези големи откази. Производителите на батерии поставят много предпазни мерки, за да предотвратят повреда на батериите или поне да намалят щетите, които може да причини повреда.

Снимка: wk1003mike / Shutterstock.com.