Почему литий-ионные батареи взрываются?

В то время как литий-ионные батареи в целом невероятно безопасны, они очень редко могут загореться или взорваться. Когда это происходит, как, например, с провалом Galaxy Note 7 от Samsung или с более недавним отзывом ноутбуков от HP, это всегда большие новости. Так что же происходит и почему батареи иногда выходят на ура? Давайте разберемся.

Перезаряжаемые литий-ионные аккумуляторы - аккумуляторы, которые находятся внутри вашего ноутбука, телефона, планшета и практически всех других современных гаджетов, а также электромобилей и самолетов - несут ответственность за революцию в области портативных устройств. Без литий-ионных батарей я не смог бы написать эту статью, сидя в кафе; вместо этого мне нужно было бы постоянно подключаться к источнику питания.

Что внутри литий-ионной батареи?

Чтобы понять, почему литий-ионные аккумуляторы иногда выходят из строя, вам нужно знать, что происходит под капотом. Внутри каждой литий-ионной батареи есть два электрода - положительно заряженный катод и отрицательно заряженный анод, разделенные тонким листом «микроперфорированного» пластика, который удерживает два электрода от прикосновения. Когда вы заряжаете литий-ионную батарею, ионы лития выталкиваются электричеством от катода, через микроперфорации в сепараторе и электропроводящей жидкости, а также к аноду. Когда батарея разряжается, происходит обратное с ионами лития, протекающими от анода к катоду. Это реакция вашего ноутбука.

Небольшие батареи, как в смартфонах, обычно имеют только один литий-ионный элемент. Более крупные батареи, такие как в ноутбуках, обычно имеют от 6 до 12 литий-ионных элементов. Аккумуляторы в электромобилях и самолетах могут иметь сотни ячеек.

Что взрывает литий-ионную батарею?

То, что делает литий-ионные аккумуляторы такими полезными, - это то, что также дает им возможность загореться или взорваться. Литий действительно хорош в хранении энергии. Когда он выпущен в виде струйки, он весь день заряжает ваш телефон. Когда он выпущен все за один раз, батарея может взорваться.

Эта литий-ионная батарея от Boeing 787 Japan Airlines загорелась в 2013 году.

Большинство пожаров и взрывов литий-ионных батарей сводятся к проблеме короткого замыкания. Это происходит, когда пластмассовый сепаратор выходит из строя и позволяет аноду и катоду касаться. И как только эти двое собираются вместе, батарея начинает перегреваться.

Существует несколько причин, по которым разделитель может выйти из строя:

Плохие дефекты конструкции или изготовления: Аккумулятор плохо спроектирован, как в Galaxy Note 7. В этом случае в батарее не хватало места для электродов и сепаратора. В некоторых моделях, когда батарея немного расширялась при зарядке, электроды сгибались и вызывали короткое замыкание. Даже хорошо спроектированная батарея может выйти из строя, если контроль качества не будет достаточно строгим или имеется какой-либо дефект в производстве.
Внешние факторы: Чрезвычайно высокая температура почти гарантированно вызовет отказ. Известно, что батареи, оставленные слишком близко к источнику тепла или попавшие в огонь, взорвались. Другие внешние факторы могут также привести к выходу из строя литий-ионного аккумулятора. Если вы уроните свой телефон слишком сильно (или слишком много раз), есть вероятность, что вы повредите сепаратор и дотронетесь до электродов. Если вы проткнете батарею (случайно или намеренно), то вы почти наверняка вызовете короткое замыкание.

Проблемы с зарядным устройством: Плохо изготовленное или плохо изолированное зарядное устройство также может повредить литий-ионный аккумулятор. Если зарядное устройство замыкает накоротко или выделяет тепло рядом с аккумулятором, оно может нанести достаточно повреждений, чтобы вызвать сбой. Поэтому мы рекомендуем использовать только официальные зарядные устройства (или, по крайней мере, высококачественные сторонние зарядные устройства от известных брендов). Литий-ионные аккумуляторы имеют встроенную защиту, чтобы остановить их перезарядку. Несмотря на то, что эти меры предосторожности не выполняются очень редко, перезарядка - хороший способ перегреть аккумулятор..
Тепловой побег и несколько ячеек: Хотя это и не относится к одноэлементным батареям, подобным тем, которые есть в большинстве смартфонов (на самом деле iPhone X имеет два элемента), для полного разряда аккумулятора требуется только один элемент. Как только одна ячейка перегревается, вы получаете эффект домино, называемый «тепловой разгон». Для батарей с сотнями таких же элементов, как в тепловом разгоне Tesla Model S, есть потенциальная проблема..

Несмотря на то, что изучение того, почему батареи иногда выходят из строя, рисует пугающую картину, литий-ионные батареи являются безопасной и зрелой технологией. Тот факт, что это всегда новость, когда батарея неожиданно взрывается, показывает, как редко происходят эти большие сбои. Производители аккумуляторов устанавливают множество мер предосторожности, чтобы предотвратить выход из строя аккумуляторов или, по крайней мере, уменьшить ущерб, который может вызвать сбой.

Кредит фотографии: wk1003mike / Shutterstock.com.