Чому вибухають літій-іонні акумулятори?

У той час як літій-іонні батареї, в цілому, надзвичайно безпечні, вони дуже часто іноді загоряються або вибухають. Коли це трапляється, як і у фіаско Galaxy Note 7 від Samsung або нещодавно згаданий ноутбук HP, це завжди велика новина. Так що ж відбувається і чому батареї іноді виходять з грохом? Давай дізнаємось.

Акумуляторні літій-іонні батареї - тип батареї, що знаходиться всередині вашого ноутбука, телефону, планшета, і майже всіх інших сучасних гаджетів, якими ви володієте, а також електричних автомобілів і літаків, які відповідають за перенесення портативних пристроїв. Без літій-іонних акумуляторів я не зможу написати цю статтю, що сидить у кав'ярні; замість цього потрібно весь час підключати до джерела живлення.

Що знаходиться всередині літій-іонного акумулятора?

Щоб зрозуміти, чому літій-іонні батареї іноді виходять з ладу, потрібно знати, що відбувається під капотом. Всередині кожної літій-іонної батареї є два електроди - позитивно заряджений катод і негативно заряджений анод, розділений тонким листом пластику з "мікроперферією", що утримує два електрода від дотику. Коли ви заряджаєте літій-іонну батарею, іони літію відштовхуються електрикою від катода, через мікроферменти в сепараторі і електропровідній рідині, і до анода. Коли батарея розряджається, відбувається зворотне з іонами літію, що протікають від анода до катода. Це реакція, яка приводить ваш ноутбук до влади.

Невеликі батареї, як і в смартфонах, зазвичай мають лише одну літій-іонну камеру. Більші батареї, як у ноутбуках, зазвичай мають від 6 до 12 літій-іонних елементів. Батареї в електричних автомобілях і літаках можуть мати сотні осередків.

Що робить вибух літій-іонного акумулятора?

Сама річ, яка робить літій-іонні батареї настільки корисними, це те, що також дає їм можливість загорятися або вибухати. Літій дійсно великий при зберіганні енергії. Коли вона випущена як струмка, вона керує телефоном весь день. Коли випускається все за один раз, акумулятор може вибухнути.

Цей літій-іонний акумулятор від Boeing 787 Japan Airlines загорівся в 2013 році.

Більшість пожеж і вибухів літій-іонної батареї зводиться до проблеми короткого замикання. Це відбувається, коли пластиковий сепаратор виходить з ладу і дозволяє аноду і катоду доторкнутися. І як тільки ці два разом, батарея починає перегріватися.

Існує ряд причин того, що роздільник може вийти з ладу:

Поганий дизайн або дефекти виробництва: Акумулятор погано розроблений, як у випадку з Galaxy Note 7. У цьому випадку для акумулятора не було достатньо місця для електродів і сепаратора. У деяких моделях, коли батарея розширювалася трохи зарядженою, електроди зігнуті і викликали коротке замикання. Навіть добре розроблена акумуляторна батарея може вийти з ладу, якщо контроль якості не буде достатньо жорстким або дефект у виробництві.
Зовнішні фактори: Екстремальне тепло майже гарантовано призводить до відмови. Батареї, що залишилися занадто близькі до джерела тепла - або потрапили в пожежу, - вибухнули. Інший зовнішній фактор може призвести до виходу з ладу літій-іонного акумулятора. Якщо ви кинули телефон занадто сильно (або занадто багато разів), є шанс пошкодити сепаратор і викликати дотик електродів. Якщо проколювати батарею (або випадково, або навмисно), то майже напевно виникне коротке замикання.

Проблеми із зарядним пристроєм: Погано виготовлений або погано ізольований зарядний пристрій може також пошкодити літій-іонний акумулятор. Якщо зарядний пристрій замикається або генерує тепло біля акумулятора, він може завдати достатньої шкоди, щоб заподіяти відмову. Ось чому ми рекомендуємо використовувати тільки офіційні зарядні пристрої (або, принаймні, високоякісні треті сторони від авторитетних брендів). Літій-іонні батареї мають вбудований захист, щоб зупинити їх перезарядку. Хоча дуже рідко, якщо ці запобіжні заходи не спрацьовують, перезарядка є хорошим способом перегрівання акумулятора.
Термічна втеча і кілька осередків: Хоча це не стосується окремих батарей, як у більшості смартфонів (у iPhone X фактично є дві клітинки), лише одна клітина батареї повинна не працювати. Як тільки одна клітина перегрівається, ви отримуєте ефект доміно, який називається "термічним втечею". Для батарей з сотнями клітин, подібних до тих, що використовуються в моделі Тесла, S-термічна втеча має потенціал, щоб бути дуже великою проблемою.

Незважаючи на те, що вивчення того, чому батарея іноді не спрацьовує, малює страшну картину, літій-іонні батареї є безпечною і зрілою технологією. Той факт, що це завжди новини, коли батарея вибухає, несподівано показує, наскільки рідкісними є такі великі невдачі. Виробники акумуляторів встановлюють багато запобіжних заходів для запобігання виходу з ладу батарей або, принаймні, пом'якшення збитків, які може призвести до збоїв.

Фото: wk1003mike / Shutterstock.com.