Zakaj litij-ionske baterije eksplodirajo?
Medtem ko so litij-ionske baterije na splošno izredno varne, se zelo občasno vnamejo ali eksplodirajo. Ko se to zgodi, tako kot s faksomom Samsung Galaxy Note 7 ali novejšim HP-jevim odpoklicem, je to vedno velika novica. Torej, kaj se dogaja in zakaj baterije včasih gredo ven z bang? Pa ugotovimo.
Litij-ionske baterije za polnjenje - vrsta baterije, ki je v vašem prenosnem računalniku, telefonu, tabličnem računalniku in skoraj vsakem drugem sodobnem pripomočku, ki ga imate, kot tudi električni avtomobili in letala - so odgovorni za revolucijo prenosne naprave. Brez litij-ionskih baterij tega članka ne bi mogel napisati v kavarni; Namesto tega bi moral biti ves čas priključen na vir energije.
Kaj je notranjost litij-ionske baterije?
Da bi razumeli, zakaj litij-ionske baterije včasih ne uspejo, morate vedeti, kaj se dogaja pod pokrovom. V vsaki litij-ionski bateriji sta dve elektrodi - pozitivno napolnjena katoda in negativno nabita anoda, ločena s tanko plastjo »mikroperferirane« plastike, ki ohranja obe elektrodi. Ko polnite litij-ionsko baterijo, litijeve ione potisnemo z elektriko iz katode, skozi mikroperferacije v separatorju ter električno prevodno tekočino in do anode. Ko se akumulator izprazni, se zgodi obratno z litijevimi ioni, ki tečejo iz anode proti katodi. To je reakcija, ki napaja vaš prenosnik.
Majhne baterije, kot so tiste v pametnih telefonih, imajo običajno samo eno litij-ionsko celico. Večje baterije, kot so tiste v prenosnih računalnikih, imajo običajno med 6 in 12 litij-ionskih celic. Baterije v električnih avtomobilih in letalih imajo lahko na stotine celic.
Kaj naredi eksplozijo litij-ionske baterije?
Zelo uporabna litij-ionska baterija je tudi tista, ki jim omogoča, da se vnamejo ali eksplodirajo. Litij je res odličen pri shranjevanju energije. Ko se sprosti kot curek, napaja vaš telefon ves dan. Ko se sprosti, lahko baterija eksplodira.
Litij-ionska baterija iz Boeinga 787 Japan Airlines se je v letu 2013 požarila. Večina litij-ionskih akumulatorjev požari in eksplozij prihaja do problema kratkega stika. To se zgodi, ko plastični separator odpove in dovoli dotik anode in katode. In ko se ta dva sestavita, se akumulator začne pregrevati.
Razlog lahko odpove zaradi več razlogov:
- Slab dizajn ali proizvodne napake: Baterija je slabo zasnovana, tako kot pri Galaxy Note 7. V tem primeru ni bilo dovolj prostora za elektrode in separator v bateriji. Pri nekaterih modelih, ko se je baterija rahlo razširila, se elektrode upognejo in povzročijo kratek stik. Tudi dobro oblikovana baterija lahko ne uspe, če nadzor kakovosti ni dovolj tesen ali pa je v proizvodnji nekaj napak.
- Zunanji dejavniki: Ekstremna toplota je skoraj zagotovljena, da povzroči okvaro. Baterije, ki so ostale preblizu vira toplote - ali so ujete v požaru - so eksplodirale. Drugi zunanji dejavniki lahko povzročijo, da tudi litij-ionska baterija ne deluje. Če ste telefon preveč padli (ali prevečkrat), obstaja možnost, da boste poškodovali ločilo in povzročili dotik elektrod. Če baterijo prebodete (po nesreči ali namerno), boste skoraj zagotovo povzročili kratek stik.
- Težave s polnilnikom: Slabo izdelan ali slabo izoliran polnilnik lahko poškoduje tudi litij-ionsko baterijo. Če je polnilnik kratkotrajen ali v bližini akumulatorja ustvarja toploto, lahko povzroči dovolj poškodb, da povzroči okvaro. Zato priporočamo uporabo samo uradnih polnilnikov (ali vsaj visoko kakovostnih tretjih oseb iz uglednih blagovnih znamk). Litij-ionske baterije imajo vgrajene zaščite, ki preprečujejo njihovo prekomerno polnjenje. Čeprav so ti varnostni ukrepi zelo redki, je prekomerno polnjenje dober način za pregrevanje baterije.
- Toplotni pobeg in več celic: Čeprav ni pomembna za enocelične baterije, kot so tiste, ki jih najdemo v večini pametnih telefonov (iPhone X dejansko ima dve celici), samo ena baterijska celica ne more delovati. Ko se ena celica pregreje, dobite domino učinek, imenovan "toplotna runaway". Za akumulatorje s stotinami celic, podobnimi tistim v modelu Tesla, ima S-termalna runa pobeg resnično velik problem..
Čeprav preučevanje, zakaj baterija včasih ne deluje, barve zastrašujočo sliko, so litij-ionske baterije varna in zrela tehnologija. Dejstvo, da je vedno novica, ko baterija eksplodira nepričakovano, kaže, kako redki so ti veliki napaki. Proizvajalci baterij postavijo veliko zaščitnih ukrepov, da preprečijo okvaro baterij ali vsaj ublažijo škodo, ki jo lahko povzroči okvara.
Foto: wk1003mike / Shutterstock.com.
