Хоча літій-іонні батареї в цілому неймовірно безпечні, вони дуже рідко загораються або вибухають. Коли це трапляється, як у фіаско Samsung Note 7 від Samsung чи HP найновіший відкликання ноутбука - , це завжди великі новини. Отже, що відбувається і чому батареї іноді гаснуть на ура? Давай дізнаємось.
ПОВ'ЯЗАНІ: HP згадує деякі моделі ноутбуків через незначне танення батареї
Акумуляторні літій-іонні акумулятори - тип батареї, що знаходиться всередині вашого ноутбука, телефону, планшета та майже будь-якого іншого сучасного пристрою, яким ви володієте, а також електричні машини та літаки - відповідають за революцію портативних пристроїв. Без літій-іонних акумуляторів я б не міг написати цю статтю, сидячи в кав'ярні; натомість мені потрібно було б постійно підключати до джерела живлення.
Що всередині літій-іонного акумулятора?
Щоб зрозуміти, чому іноді виходять з ладу літій-іонні акумулятори, потрібно знати, що відбувається під капотом. Усередині кожної літій-іонної батареї є два електроди - позитивно заряджений катод і негативно заряджений анод - розділені тонким листом "мікроізольованого" пластику, який утримує два електроди від дотику. Коли ви заряджаєте літій-іонну батарею, літій-іони відштовхуються електрикою від катода, через мікропроцесори в сепараторі та електропровідної рідини, а також до анода. Коли акумулятор розряджається, відбувається зворотне з іонами літію, що течуть від анода до катода. Це реакція, яка забезпечує ваш ноутбук.
Маленькі акумулятори, як ті, що містяться в смартфонах, зазвичай мають лише одну літій-іонну комірку. Більші батареї, як у ноутбуків, зазвичай мають від 6 до 12 літій-іонних елементів. Акумулятори в електромобілях і літаках можуть мати сотні елементів.
Що змушує вибухнути літій-іонну батарею?
Саме те, що робить літій-іонні акумулятори настільки корисними, це те, що також дає їм можливість загорятися або вибухати. Літій дійсно чудово зберігає енергію. Коли він випускається як дрібниця, він цілий день живить ваш телефон. Коли він випускається за один раз, акумулятор може вибухнути.
Більшість пожеж і вибухів літій-іонних акумуляторів зводиться до проблеми короткого замикання. Це трапляється, коли пластиковий сепаратор виходить з ладу і дозволяє аноду і катоду торкатися. І як тільки ці двоє об’єднуються, акумулятор починає перегріватися.
Існує ряд причин, через які сепаратор може вийти з ладу:
- Неправильний дизайн або виробничі дефекти: Акумулятор погано розроблений, як і у Galaxy Note 7 . У такому випадку в батареї не вистачало місця для електродів та сепаратора. У деяких моделях, коли акумулятор трохи розширювався, коли заряджався, електроди згинались і спричиняли коротке замикання. Навіть добре розроблений акумулятор може вийти з ладу, якщо контроль якості недостатньо жорсткий або є деякі дефекти у виробництві.
- Зовнішні фактори: Екстремальна спека майже гарантовано спричинить збій. Відомо, що батареї, залишені занадто близько до джерела тепла - або потрапили в пожежу - вибухають. Інший зовнішній фактор також може призвести до виходу з ладу літій-іонної батареї. Якщо ви впустите телефон занадто сильно (або занадто багато разів), є ймовірність, що ви пошкодите сепаратор і спричините дотик електродів. Якщо ви проткнете акумулятор (випадково чи навмисно), то майже напевно ви спричините коротке замикання.
ПОВ'ЯЗАНІ: Що робити, коли на телефоні чи ноутбуці розбухла батарея
- Проблеми із зарядним пристроєм: Погано виготовлений або погано ізольований зарядний пристрій також може пошкодити літій-іонний акумулятор. Якщо зарядний пристрій замикається або генерує тепло поблизу акумулятора, це може завдати достатньої шкоди, щоб спричинити несправність. Ось чому ми рекомендуємо використовуючи лише офіційні зарядні пристрої (або, принаймні, високоякісні сторонні з відомих брендів). Літій-іонні акумулятори мають вбудований захист, щоб зупинити їх перезарядку. Хоча дуже рідко, якщо ці заходи безпеки виходять з ладу, перезарядка є хорошим способом перегріти акумулятор.
- Тепловий втеча та кілька клітин: Хоча це не стосується одноклітинних акумуляторів, як ті, що містяться у більшості смартфонів (iPhone X насправді має два елементи), лише одна батарея повинна вийти з ладу, щоб повністю зарядитися батарея. Як тільки одна клітина перегрівається, ви отримуєте ефект доміно, який називається «тепловий втеча». Для акумуляторів з сотнями елементів - як у Tesla Model S - тепловий втеча може стати справді великою проблемою.
Незважаючи на те, що вивчення того, чому акумулятор іноді виходить з ладу, дає страшну картину, літій-іонні акумулятори - це безпечна і зріла технологія. Той факт, що це завжди новина, коли батарея несподівано вибухає, свідчить про те, як рідко трапляються ці великі збої. Виробники акумуляторів застосовують безліч запобіжних заходів, щоб запобігти виходу батареї з ладу або, принаймні, пом'якшити шкоду, яку може спричинити несправність.
Фотографія: wk1003mike /Shutterstock.com.
