Zašto eksplodiraju litij-ionske baterije?

Dok su litij-ionske baterije u cjelini nevjerojatno sigurne, vrlo često povremeno zapaljuju ili eksplodiraju. Kada se to dogodi, kao kod Samsungovog Galaxy Note 7 fiasco ili HP-ovog novijem opoziva prijenosnog računala, to je uvijek velika vijest. Pa što se događa i zašto baterije ponekad izlaze s praskom? Hajde da vidimo.

Punjive litij-ionske baterije - vrsta baterije koja se nalazi u vašem prijenosnom računalu, telefonu, tabletu, a prilično mnogo drugih modernih gadgeta koje posjedujete, kao i električni automobili i zrakoplovi - odgovorni su za prijenosni prijenos uređaja. Bez litij-ionskih baterija, ne bih mogao napisati ovaj članak koji sjedi u kafiću; Umjesto toga, cijelo vrijeme moram biti uključen u izvor energije.

Što se nalazi u litij-ionskoj bateriji?

Da biste razumjeli zašto litij-ionske baterije ponekad propadnu, morate znati što se događa ispod nape. Unutar svake litij-ionske baterije, postoje dvije elektrode - pozitivno nabijena katoda i negativno napunjena anoda, odvojena tankim listom "mikroperferiranog" plastičnog materijala koji drži dvije elektrode od dodirivanja. Kad napunite litij-ionsku bateriju, litijeve ione potiskuju se strujom iz katode, kroz mikroperferacije u separatoru i električno vodljivoj tekućini, te na anodu. Kad se baterija isprazni, obrnuto se događa s litijevim ionima koji teče iz anode prema katadi. Ovo je reakcija koja omogućuje prijenosno računalo.

Mala baterija, poput onih na pametnim telefonima, obično imaju samo jednu litij-ionsku ćeliju. Veće baterije, poput onih u prijenosnim računalima, obično imaju između 6 i 12 litij-ionskih stanica. Baterije u električnim automobilima i zrakoplovima mogu imati stotine stanica.

Što čini litij-ionsku bateriju eksplodiraju?

Upravo ono što čini litij-ionske baterije tako korisnim je ono što im također daje sposobnost zapaliti ili eksplodirati. Litij je doista sjajno pri skladištenju energije. Kada se pustite kao tekući, cijeli dan ovlašćuje telefon. Kada je sve u jednom pokretu, baterija može eksplodirati.

Ta litij-ionska baterija tvrtke Japan Airlines Boeing 787 zapalila je 2013. godine.

Većina litij-ionskih baterija i eksplozije dolaze do problema kratkog spoja. To se događa kada plastični separator ne uspije i omogućuje dodir anoda i katode. I kad se ta dvojica spoje zajedno, baterija počinje pregrijavati.

Postoji nekoliko razloga zašto razdjelnik može uspjeti:

• Loši dizajn ili nedostaci u proizvodnji: Baterija je slabo dizajnirana, kao kod Galaxy Note 7. U tom slučaju nije bilo dovoljno mjesta za elektrode i separatore u bateriji. Kod nekih modela, kada se baterija malo proširila dok se napunila, elektrode su savijale i uzrokovale kratki spoj. Čak i dobro osmišljena baterija može proći ako se kontrola kvalitete ne održi dovoljno zbijeno ili postoji neki nedostatak u proizvodnji.
• Vanjski faktori: Ekstremna toplina gotovo je zajamčena da uzrokuje neuspjeh. Baterije ostavljene preblizu izvoru topline - ili uhvaćene u požaru - poznato je da eksplodiraju. Drugi vanjski čimbenik može uzrokovati propadanje litij-ionske baterije. Ako previše napunite telefon (ili previše puta), postoji šansa da ćete oštetiti razdjelnik i uzrokovati dodirivanje elektroda. Ako bušite bateriju (bilo slučajno ili namjerno), gotovo sigurno ćete izazvati kratki spoj.

• Problemi s punjačem: Pogrešno napravljeni ili slabo izolirani punjač također može oštetiti litij-ionsku bateriju. Ako punjač skrati ili stvara toplinu blizu bateriju, može doći do dovoljno oštećenja radi nestanka. Zato preporučujemo da koristite samo službene punjače (ili, barem, kvalitetne treće strane od renomiranih robnih marki). Litij-ionske baterije imaju ugrađene zaštitne uređaje kako bi spriječile prekomjerno punjenje. Iako je vrlo rijedak, ako ove sigurnosne mjere opreza ne uspiju, prekomjerno punjenje je dobar način za pregrijavanje baterije.
• Termalni bijeg i višestruke stanice: Iako nije bitno za baterije jedne ćelije poput onih pronađenih u većini pametnih telefona (iPhone X zapravo ima dvije ćelije), samo jedna ćelija baterije mora propustiti da cijela baterija ide. Jednom kada se jedna ćelija pregrije, dobivate domino efekt nazvan "toplinski pobjegao". Za baterije sa stotinama ćelija poput onih iz Tesla Model S-termičkog bijega, može biti veliki problem.

Iako ispitivanje zašto akumulator ponekad propada bojama zastrašujuću sliku, litij-ionske baterije su sigurna i zrela tehnologija. Činjenica da je uvijek vijest kada se baterija neočekivano eksplodira pokazuje koliko su rijetki događaji oni veliki kvarovi. Proizvođači baterija stavljaju puno zaštitnih mjera kako bi spriječili neuspjeh akumulatora, ili barem ublažiti štetu koju neuspjeh može uzrokovati.

Foto kredit: wk1003mike / Shutterstock.com.