Prečo sa lítium-iónové batérie explodujú?
Zatiaľ čo lítium-iónové batérie sú celkovo neuveriteľne bezpečné, veľmi príležitostne sa vznietia alebo explodujú. Keď sa to stane, ako je fiasko Samsung Galaxy Note 7 alebo nedávne stiahnutie notebooku od spoločnosti HP, je to vždy veľká novinka. Takže, čo sa deje a prečo sa batérie niekedy dostanú von? Poďme zistiť.
Nabíjateľné lítium-iónové batérie - akumulátor, ktorý je vo vašom notebooku, telefóne, tablete a skoro každý iný moderný gadget, ktorý vlastníte, rovnako ako elektrické autá a lietadlá, sú zodpovedné za revolúciu prenosného zariadenia. Bez lítium-iónových batérií by som nebol schopný napísať tento článok v kaviarni; namiesto toho by som musel byť pripojený k napájaciemu zdroju po celý čas.
Čo je to vnútri lítium-iónovej batérie?
Aby ste pochopili, prečo niekedy lítium-iónové batérie zlyhajú, musíte vedieť, čo sa deje pod kapotou. Vo vnútri každej lítium-iónovej batérie sú dve elektródy - kladne nabitá katóda a záporne nabitá anóda sú oddelené tenkou vrstvou "mikroperperovaného" plastu, ktorý drží dve elektródy nedotknuté. Keď nabíjate lítium-iónovú batériu, lítiové ióny sú tlačené elektrickou energiou z katódy, cez mikroperferácie v separátore a elektricky vodivú kvapalinu a do anódy. Keď sa batéria vybije, stane sa to s lítiovými iónmi prúdiacimi z anódy smerom k katóde. To je reakcia, ktorá napája svoj laptop.
Malé batérie, ako tie, ktoré sa nachádzajú v smartphonoch, majú zvyčajne iba jednu lítium-iónovú bunku. Väčšie batérie, ako tie v notebookoch, majú zvyčajne 6 až 12 článkov lítiových iónov. Batérie v elektrických autách a lietadlách môžu mať stovky buniek.
Čo spôsobuje výbuch lítium-iónovej batérie?
Samotná vec, ktorá spôsobuje, že lítium-iónové batérie sú také užitočné, je aj to, čo im dáva schopnosť vznietiť alebo explodovať. Lítium je naozaj skvelé na uchovávanie energie. Keď je uvoľnená ako pramienok, napája celý telefón celý deň. Keď je všetko uvoľnené, batéria môže explodovať.
Táto lítium-iónová batéria od spoločnosti Japan Airlines Boeing 787 bola v roku 2013 ohňom. Väčšina požiarov a výbuchov lítium-iónových batérií spôsobuje problém so skratom. Stane sa to, keď plastový oddeľovač zlyhá a nechá dotyk anódy a katódy. A keď sa tieto dvaja stretnú, batéria sa začne prehrievať.
Existuje niekoľko dôvodov, prečo separátor môže zlyhať:
- Zlé konštrukčné alebo výrobné chyby: Batéria je zle navrhnutá, rovnako ako v prípade poznámky Galaxy 7. V tomto prípade nebolo dostatok miesta pre elektródy a oddeľovač batérie. V niektorých modeloch sa batéria pri nabíjaní trochu roztiahla, elektródy sa ohýbali a spôsobili skrat. Dokonca aj dobre navrhnutá batéria môže zlyhať, ak kontrola kvality nie je udržiavaná dostatočne tesne alebo je tu nejaká chyba vo výrobe.
- Vonkajšie faktory: Extrémne teplo je takmer zaručené, že spôsobí poruchu. Batérie, ktoré zostali príliš blízko k zdroju tepla - alebo sa ulovili v ohni - je známe, že explodujú. Iný vonkajší faktor môže spôsobiť zlyhanie lítium-iónovej batérie. Ak príliš ztiahnete telefón (alebo príliš veľa krát), môžete poškodiť separátor a spôsobiť dotyk elektród. Ak prepichnete batériu (buď náhodou alebo zámerne), takmer skoro spôsobíte skrat.
- Problémy s nabíjačkou: Nesprávne vyrobená alebo zle izolovaná nabíjačka môže tiež poškodiť lítium-iónovú batériu. Ak nabíjačka skráti alebo generuje teplo v blízkosti batérie, môže spôsobiť dostatočné poškodenie, aby spôsobilo zlyhanie. Preto odporúčame používať len oficiálne nabíjačky (alebo prinajmenšom kvalitné tretie strany od renomovaných značiek). Lítium-iónové batérie majú zabudované ochranné prvky, ktoré zabraňujú nadmernému nabíjaniu. Zatiaľ čo veľmi zriedkavé, ak tieto bezpečnostné opatrenia zlyhajú, prebíjanie je dobrý spôsob, ako prehrievať batériu.
- Termické úniky a viacnásobné bunky: Zatiaľ čo nie sú relevantné pre jednobunkové batérie, ako sú tie, ktoré sa nachádzajú vo väčšine smartphonov (iPhone X má vlastne dve bunky), musí sa vybiť iba jedna bunka batérie, aby sa celá batéria mohla ísť. Akonáhle sa jedna bunka prehrieva, dostanete domino efekt nazývaný "tepelné utieknutie". Pre batérie so stovkami buniek - ako sú tie v modeli Tesla Model S - tepelný únik má potenciál byť skutočne veľkým problémom.
Napriek tomu, že skúma, prečo batéria niekedy zlyhá farbou hrozivého obrazu, lítium-iónové batérie sú bezpečnou a vyspelou technológiou. Skutočnosť, že je to vždy nejaká správa, keď batéria exploduje neočakávane, ukazuje, ako zriedkavá udalosť je tá veľká chyba. Výrobcovia batérií zaviedli veľa bezpečnostných opatrení na zabránenie zlyhaniu batérií alebo aspoň zmiernenie poškodenia, ktoré môže spôsobiť porucha.
Foto kredit: wk1003mike / Shutterstock.com.
