Dlaczego baterie litowo-jonowe eksplodują?

Podczas gdy akumulatory litowo-jonowe są w sumie niezwykle bezpieczne, bardzo rzadko się zapalają lub eksplodują. Kiedy to się dzieje, tak jak w przypadku fi rmy Samsung Galaxy Note 7 lub nowszych wspomnień HP na temat laptopów, zawsze są to ważne wiadomości. Więc co się dzieje i dlaczego baterie czasami wychodzą z hukiem? Dowiedzmy Się.

Akumulatory litowo-jonowe - rodzaj baterii, która znajduje się w laptopie, telefonie, tablecie i prawie każdy inny nowoczesny gadżet, który posiadasz, a także samochody elektryczne i samoloty - są odpowiedzialne za rewolucję przenośnego urządzenia. Bez baterii litowo-jonowych nie byłbym w stanie napisać tego artykułu siedząc w kawiarni; zamiast tego musiałbym być podłączony do źródła zasilania przez cały czas.

Co jest w środku baterii litowo-jonowej?

Aby zrozumieć, dlaczego baterie litowo-jonowe czasem zawodzą, musisz wiedzieć, co się dzieje pod maską. Wewnątrz każdej baterii litowo-jonowej znajdują się dwie elektrody - dodatnio naładowana katoda i ujemnie naładowana anoda - oddzielone cienkim arkuszem "mikroperferowanego" plastiku, który zapobiega kontaktowi dwóch elektrod. Podczas ładowania akumulatora litowo-jonowego jony litu są przepychane przez elektryczność z katody, poprzez mikroperferacje w separatorze i przewodzącym elektrycznie płynie oraz na anodę. Kiedy bateria się rozładowuje, dzieje się odwrotnie, gdy jony litu płyną z anody w kierunku katody. To jest reakcja, która zasila twój laptop.

Małe baterie, takie jak te znajdujące się w smartfonach, mają zwykle tylko pojedyncze ogniwa litowo-jonowe. Większe baterie, takie jak te w laptopach, mają zazwyczaj od 6 do 12 ogniw litowo-jonowych. Baterie w samochodach elektrycznych i samolotach mogą mieć setki ogniw.

Co eksploduje bateria litowo-jonowa?

To, co sprawia, że ​​baterie litowo-jonowe są tak użyteczne, to także zdolność do zapalania się lub eksplozji. Lit jest naprawdę świetny w magazynowaniu energii. Kiedy zostanie wydany w postaci kropli, zasila telefon przez cały dzień. Po zwolnieniu za jednym razem bateria może eksplodować.

Ta bateria litowo-jonowa z samolotu Japan Airlines Boeing 787 zapaliła się w 2013 roku.

Większość pożarów i eksplozji baterii litowo-jonowych sprowadza się do problemu zwarcia. Dzieje się tak, gdy plastikowy separator ulegnie awarii i pozwala anodzie i katodzie dotknąć. A kiedy ci dwaj się połączą, bateria zaczyna się przegrzewać.

Istnieje kilka powodów, dla których separator może zawieść:

• Zły projekt lub wady fabryczne: Bateria jest źle zaprojektowana, tak jak w przypadku Galaxy Note 7. W tym przypadku nie było wystarczająco dużo miejsca na elektrody i separator w baterii. W niektórych modelach, gdy bateria rozszerzyła się nieco podczas ładowania, elektrody wygięły się i spowodowały zwarcie. Nawet dobrze zaprojektowana bateria może się nie powieść, jeśli kontrola jakości nie będzie wystarczająco napięta lub wystąpią pewne defekty w produkcji.
• Czynniki zewnętrzne: Ekstremalne ciepło prawie gwarantuje awarię. Baterie pozostawione zbyt blisko źródła ciepła - lub zapalone w ogniu - mogą wybuchnąć. Inny czynnik zewnętrzny może również spowodować awarię akumulatora litowo-jonowego. Jeśli upuścisz telefon zbyt mocno (lub zbyt wiele razy), istnieje ryzyko, że uszkodzisz separator i spowoduje dotknięcie elektrod. Jeśli przebijesz baterię (przypadkowo lub celowo), prawie na pewno spowodujesz zwarcie.

• Problemy z ładowarką: Źle wykonana lub źle izolowana ładowarka może również uszkodzić akumulator litowo-jonowy. Jeśli szorty ładowarki lub generują ciepło w pobliżu akumulatora, może wyrządzić wystarczająco dużo szkód, aby spowodować awarię. Dlatego zalecamy używanie tylko oficjalnych ładowarek (lub przynajmniej wysokiej jakości firm trzecich z renomowanych marek). Baterie litowo-jonowe mają wbudowane zabezpieczenia, aby zapobiec ich przeładowaniu. Chociaż bardzo rzadko, jeśli te środki ostrożności zawiodą, przeładowanie jest dobrym sposobem na przegrzanie baterii.
• Ucieczka termiczna i wiele ogniw: Chociaż nie odnosi się do baterii jednokomórkowych, takich jak te w większości smartfonów (iPhone X ma w rzeczywistości dwie komórki), tylko jedna bateria musi się zepsuć, aby mogła działać cała bateria. Gdy przegrzewa się jedna komórka, uzyskuje się efekt domina zwany "ucieczką termiczną". W przypadku akumulatorów o setkach ogniw - takich jak te w modelu Tesla S-termiczna ucieczka może potencjalnie stanowić poważny problem.

Mimo że zbadanie, dlaczego bateria czasami kończy się niepowodzeniem, maluje przerażający obraz, baterie litowo-jonowe to bezpieczna i dojrzała technologia. Fakt, że bateria wybuchnie niespodziewanie zawsze pokazuje, jak rzadkie są te wielkie niepowodzenia. Producenci baterii wprowadzili wiele zabezpieczeń, aby zapobiec awariom akumulatorów lub przynajmniej złagodzić uszkodzenia, które może spowodować uszkodzenie.

Kredyt fotograficzny: wk1003mike / Shutterstock.com.