Защо литиево-йонните батерии се разпадат?

Докато литиево-йонните батерии като цяло са невероятно безопасни, те много често от време на време се запалят или експлодират. Когато това се случи, подобно на фиаското на Samsung Galaxy Note 7 или най-новото повторение на лаптопа на HP, това винаги е голяма новина. Какво става и защо батериите понякога излизат с взрив? Нека разберем.

Акумулаторните литиево-йонни батерии - вида на батерията, която се намира във вашия лаптоп, телефон, таблетка и почти всички други съвременни приспособления, които притежавате, както и електрически автомобили и самолети, са отговорни за революцията на преносимите устройства. Без литиево-йонни батерии нямаше да мога да напиша тази статия в кафене; вместо това, трябва да бъда включен в източник на енергия през цялото време.

Какво е вътре в литиево-йонната батерия?

За да разберете защо литиево-йонните батерии понякога се провалят, трябва да знаете какво се случва под качулката. Във всяка литиево-йонна батерия има два електрода - положително зареденият катод и отрицателно зареденият анод се разделят от тънък лист от "микроперферирана" пластмаса, която държи двата електрода да не докосват. Когато зареждате литиево-йонна батерия, литиевите йони се изтласкват с електричество от катода, през микроперферациите в сепаратора и електрически проводимата течност и към анода. Когато акумулаторът се разреди, обратното се случва с литиевите йони, протичащи от анода към катода. Това е реакцията, която захранва вашия лаптоп.

Малките батерии, като тези, които се намират в смартфони, обикновено имат само една литиево-йонна клетка. По-големите батерии, като тези в лаптопите, обикновено имат между 6 и 12 литиево-йонни клетки. Батериите в електрически коли и самолети могат да имат стотици клетки.

Какво причинява експлозия на литиево-йонна батерия?

Самото нещо, което прави литиево-йонните батерии толкова полезно, е това, което им дава възможност да се запалят или експлодират. Литий е наистина страхотно за съхраняване на енергия. Когато се пусне като капка, тя захранва телефона ви цял ден. Когато се пусне всичко наведнъж, батерията може да избухне.

Тази литиево-йонна батерия от авиокомпания Japan Airlines Boeing 787 пожари през 2013 година.

Повечето пожари и експлозии от литиево-йонна батерия се сблъскват с проблем при късо съединение. Това се случва, когато пластмасовият сепаратор не успее и не докосне анода и катода. И когато се съберат заедно, батерията започва да се прегрява.

Има няколко причини, поради които сепараторът може да не успее:

• Лош дизайн или производствени дефекти: Батерията е слабо проектирана, както при "Галакси". В този случай няма достатъчно място за електродите и сепаратора на батерията. При някои модели, когато батерията се разшири малко, докато се зарежда, електродите се огъват и предизвикват късо съединение. Дори една добре проектирана батерия може да се провали, ако контролът на качеството не се поддържа достатъчно здраво или има някакъв дефект в производството.
• Външни фактори: Екстремната топлина почти гарантира, че ще доведе до повреда. Батериите, оставени твърде близо до източник на топлина или хванати в огън, са известни, че експлодират. Другият външен фактор може да доведе до неуспех на литиево-йонната батерия. Ако изпуснете телефона си прекалено силно (или прекалено много пъти), има вероятност да повредите сепаратора и да причините докосването на електродите. Ако пробиете батерията (случайно или умишлено), тогава почти със сигурност ще предизвикате късо съединение.

• Проблеми с зарядното устройство: Лошо направеното или лошо изолирано зарядно устройство може също да повреди литиево-йонната батерия. Ако зарядното шорти или генерира топлина в близост до батерията, тя може да направи достатъчно повреда, за да причини повреда. Ето защо препоръчваме да използвате само оригинални зарядни устройства (или най-малкото висококачествени продукти от трети страни от реномирани марки). Литиево-йонните батерии имат вградени защити, за да ги спрат презареждане. Макар и много рядко, ако тези предпазни мерки не успеят, презареждането е добър начин за прегряване на батерията.
• Термични беглец и множество клетки: Макар че не е от значение за едноклетъчни батерии, като тези, които се намират в повечето смартфони (iPhone X всъщност има две клетки), само една клетка на батерията трябва да се провали за цялата батерия да отиде. След като една клетка се прегрее, вие получавате ефект на доминото, наречен "топлинно бягство". За батерии със стотици клетки - като тези в модела Tesla S-термоустойчив има потенциала да бъде наистина голям проблем.

Въпреки, че изследвайки защо батерията понякога не успява да боядисва плашеща картина, литиево-йонните батерии са безопасна и зряла технология. Фактът, че винаги има новини, когато акумулаторът експлодира неочаквано, показва колко рядко се случи тези големи неуспехи. Производителите на батерии са въвели много предпазни мерки, за да предотвратят провала на батериите или поне да смекчат щетите, които може да доведе до повреда.

Снимка кредит: wk1003mike / Shutterstock.com.