Ozbiljan problem s Li-ion baterijama je opasnost od eksplozije u kritičnim situacijama. S tim u vezi, zanimljivo je razumjeti zašto se to događa i koji su učinci popraćeni. Također je važno razumjeti što treba poduzeti kako bi se smanjio rizik od požara za uređaj opremljen takvom baterijom (fotografija dolje).
Suština problema
Bit će lakše razumjeti zašto je došlo do požara ako je poznat dizajn baterije. Počnimo s činjenicom da Li-ion baterije sadrže anodu i katodu s poroznom pregradnom pregradom. Metali iz prijelazne skupine s ugrađenim litijevim ionima obično se koriste kao katoda. Funkciju anode vrši grafit.
Elektroliti za baterije ove klase izrađuju se na osnovi litijevih soli u otopini. Kada se baterija prvi put napuni tijekom proizvodnje, na anodi se stvara sloj slobodnog iona (SEI). Kemijska barijera koju čine štiti elektrode akumulatora od opasnog kontakta s elektrolitom.
U većini poznatih situacija dolazi do spontanog izgaranja uslijed slučajnog kratkog spoja u ćeliji baterije.
Razlog njegove pojave može biti:
- Moguće su mehaničke deformacije nakon pada telefona na pod ili udara u tvrdu površinu.
- Proizvodni nedostaci.
- Rast dendrita.
Potonji fenomen povezan je s brzim procesima pražnjenja ili punjenja, zbog čega litijevi ioni jednostavno nemaju vremena za integraciju u kristale grafitne anode. Kao rezultat, oni narastu do veličine koja dovodi do kvara separatora.
Značajke spontanog izgaranja
Kratki spoj unutar baterije dovodi do zagrijavanja njezinih dijelova, a dosezanjem 70-90 stupnjeva, barijera iona se uništava u području anode. Zbog toga integrirani litij počinje dolaziti u kontakt s elektrolitom, što uzrokuje oslobađanje plinova iz skupine ugljikovodika (metan i slično). U nazočnosti eksplozivne smjese ostaje za glavnu komponentu potrebnu za paljenje - kisik.
Rezultirajuća smjesa počinje kipjeti u dobro zatvorenom kućištu, što neizbježno dovodi do skoka temperature i tlaka u njemu. Kad sastav dosegne kritično stanje (plus 180-200 stupnjeva), čestice katode počinju podržavati reakciju s obilnim razvojem kisika. Tada se dogodi eksplozija, popraćena naglim porastom temperature (do 300-600 stupnjeva) i obilnim oslobađanjem topline.
Kako se zaštititi od eksplozivnog procesa
Proizvođači baterija pružaju nekoliko razina zaštite od neugodnih učinaka prema principu: što je model snažniji, to su više te razine. Jedan od njih uključuje separator, koji stvara nepremostivu prepreku razvoju dendrita u odjeljku baterije pri naglom skoku temperature. Ali ako se dogodi postupak poput lavine, separator nema vremena za "rad"; trenutno se topi.
Također imaju posebne ventile i osigurače koji štite baterije. Korisnik će moći izbjeći opisane neugodne efekte ako pažljivo rukuje svojim uređajem (nemojte ga ispustiti i pravilno napuniti).