Litiumparisto räjähti. Litiumionikuolema on kaikkialla ympärillämme

Ystävät, luulen, että me kaikki olemme jo kuulleet vaarasta litiumparistot(kaikki seuraava koskee kokonaisuudessaan litium-ioni, Li-ion). Verkkouutisissa monet ovat lukeneet (tai nähneet arkaaista televisiolaite, jota monet ovat varmoja, että heidän vanhempansa käyttävät edelleen), että kokonaisia lentokoneita putoaa äkillisistä räjähdyksistä - spontaanista sytyksestä, koska esimerkiksi 16.5.2012 lähtien USPS(US Postal Service) kieltäytyi hyväksymästä kuljetusta litiumparistot(muuten, tästä syystä ei ole enää mahdollista tilata eBay kaikenlaisia iPad, iPhone ja muut vastaavat laitteet Amerikasta).

Toisissa tapauksissa joidenkin puhelimien omistajat kuolivat sattumanvaraisesti niiden tahattomassa räjähdyksessä hyvin jokapäiväisissä olosuhteissa, ja kuten he sanovat, aivan tyhjästä. Tässä suhteessa vanha kirkon käsite " Herran kaitselmus”Jatkuu vuosisadan vaihteessa kunnolla, vaikka jotkut tieteellisen ja teknisen kultin nykyiset kannattajat sitä haluaisivatkin.

Jos luet latausohjeita ollenkaan, siinä lukee: et voi jättää laitetta latautumaan ilman lisävalvontaa (esim. latailla yöllä kun kaikki nukkuvat), et voi laittaa esim. DEC-puhelinta alustalle ja lähteä kotoa työasioissa, et voi Samassa tapauksessa jättää kannettavan tietokoneen latautumaan...

Viimeisestä puheen ollen. Tarjoan sinulle ensikäden valokuvaraportin siitä, mitä tällaisille akuille joskus tapahtuu. Tämä tapahtui noin vuosi sitten toimistollamme kollegani kannettavan tietokoneen kanssa. Ei ole totta, että he sanovat, että tämä kohtalo koskee vain vasenkätisiä akkuja, joilla on hämärät aasialaiset juuret - tänään puhumme suhteellisen uudesta tuotemerkistä kannettavasta tietokoneesta DELL Inspiron , ostettu amerikkalaisen yrityksen kaupasta. Toistaiseksi siinä ei ole huomattu mitään outoa, tähän asti se toimi kunnolla alkuperäisellä tehdasakulla (huomio, leikkauksen alla on paljon kuvia, liikennettä).

Helvetti HELVETTI DELL

Ennen mielenosoitusta korostan vielä kerran, että kannettavalle tietokoneelle ei ollut alustavasti roiskunut mitään, ei ollut ilkeän toimistovirkailijan sisäpuolen ilkivaltaista kyynistä poimimista paperiliittimellä ja niin edelleen - oli tavallinen aurinkoinen työpäivä ja rauhallisesti toimiva kannettava tietokone käynnissä Excel, ja yhtäkkiä... jokin kannettavassa tietokoneessa alkaa rätisemään raa'asti ja samaan aikaan siitä alkaa valua savupatsas, ja vastauksena sen omistajan raivoisiin huutoon, joka painautui pelokkaasti vastakkaista seinää vasten. pöytäkone, koko toimisto toimii... ja nämä ovat seurauksia siitä, mitä kannettavalle tietokoneelle lopulta tapahtui.

SISÄÄN tässä tapauksessa kukaan ei loukkaantunut, kannettava tietokone vaihdettiin nopeasti takuuseen, kuten sellaisissa tapauksissa yleensä kirjoitetaan - kaikki selvisivät "vain pienellä säikähdyksellä".

Lisää tapauksia toimiston etulinjasta

Mutta alla on uutisista otettuja kuvia puhelimiin liittyen - niiden omistajat eivät useimmissa tapauksissa olleet onnekkaita pakenemaan pienellä säikähdyksellä - on kuolemantapauksia, vammoja, katkaistuja käsiä ja jalkoja ja muita ei aivan miellyttäviä seurauksia peruuttamattomista tieteellisistä ja teknologisista edistystä.

Tässä annan erityisesti yhden lisää todellinen esimerkki. Matkapuhelimen akku räjähti spontaanisti Nokia N71, akku lensi noin neljä metriä korviavaistavassa pillissä ja poltti kunnollisen reiän matossa. Onneksi pöydällä oli kivennäisvesipullo, jonka onnistuimme kaatamaan heti avotulelle, joten kukaan ei loukkaantunut. Kissa oli paniikissa, ja niin olimme mekin.

Haluaisin vielä kerran kiinnittää huomionne erikseen: tämä oli alkuperäinen Nokian akku, ei kiinalainen (alla olevassa kuvassa se on Samsungin tuoteohjeissa - älä kiinnitä siihen huomiota, juuri tapahtumahetkellä Nokian puhelin makaa juuri niin). Siksi valmistajien yleinen tekosyy on - jos haluat elää, osta vain alkuperäiset tuotteet(paristot) ei aina takaa oikeastaan mitään.

Alla luvatut kuvat tapahtumasta:

Yhteenvetona, siisti video kannettavien tietokoneiden (tai pikemminkin niiden akkujen) testeistä - näin kaikki tapahtuu elämässä. Videon alussa on videokohtaus todellisesta toimistoelämästä - hyvin samankaltainen kuin edellä, mutta vain dynamiikka.

Mutta videon lopussa (neuvoisin ohittamaan keskikohdan ja blaa blaa) on laboratorioesitys kannettavan tietokoneen akun itsetuhoamisen kaikista vaiheista, joka on myös erittäin, erittäin hyödyllistä katsoa, "välttääksesi .”

Jos tällainen tappava prosessi on aloitettu ja sinusta yhtäkkiä näyttää siltä, että kaikki on räjähtänyt - kaikki on vihdoin palanut ja voit nähdä mitä siellä tapahtui - älä lähesty helvetin laitetta, koska tällaisten paristojen palaminen useimmissa tapauksissa on Kaskadisyklistä, sitten hiljaisuuden ja seesteisyyden vaiheita voi helposti seurata uusi räjähdys ja lentävät kuuman metallin ja muovin palaset.

Mitä meidän pitäisi nyt tehdä?

Yhteenvetona: ole varovainen lataamisen kanssa, sammuta sähkölaitteet aina kun poistut kotoa ja työnantajan toimistolta (ellet lähde häneltä lopullisesti) ja varsinkin ohjelmoijat, älä nuku kuin kissat kannettavan tietokoneen lämpimällä kannella kun haluat makaamaan vähän - rentoudu aamulla, kun "hullu ohjelmointiilta" on takana - pääsi lepää rauhallisesti keskiteholla 5000mAh akulla, josta syvä ja terve unesi saattaa jonain päivänä keskeytyy traagisesti.

LP Guard - erityinen suojapaketti ladattavalle älypuhelimelle ja muille pienille laitteille

Samaan aikaan ohjelmoijan, joka työskentelee kannettavalla tietokoneella, ei tulisi koskaan unohtaa olevansa soturi, joten hänen tulee aina olla kaikki työnsä valmiina, koodi puhdas ja uudelleen muotoiltu, lähteet synkronoitu Github-arkistonsa kanssa, jotta valmis lähtemään rauhallisesti toiseen maailmaan milloin tahansa hänelle odottamattomana.

Ja olkaamme tarpeeksi rohkeita sanomaan pääasia: matkapuhelimen kantaminen housujen taskuissa ei ole vain sokea kunnianosoitus ajallemme, se on haasteemme olosuhteille, se on jokapäiväinen saavutuksemme ja tapa julistaa äänekkäästi taipumatonta maskuliinisuuttamme. itsekkyys ja lihaksikkuus.

SELVENNYS: Akkujen kuljettaminen vain matkatavaroissa on kielletty, laitteet tarvitsee vain viedä matkustamoon
- Nopein norsu (@FastSlon)

Syitä puhelimen akun räjähtämiseen ja kuinka välttää se

Minkä tahansa laitteen akku on pankki sähköenergiaa, jossa tiettyjä hallittuja prosesseja. Jos käytät akkua väärin, vahingoitat sitä tahallaan tai vahingossa, seuraukset voivat olla erittäin epämiellyttäviä. On syytä huomata, että useimmat akut käyttävät aineita, jotka ovat haitallisia ihmisten terveydelle. Kun ne puretaan, tuhotaan tai räjähtää, haitallisia aineita, nesteitä ja kaasuja pääsee ulos. Akkujen suhteen nykyaikaiset puhelimet, silloin ne ovat ylivoimaisesti litiumia. Litium on erittäin epävakaa materiaali ja syttyy helposti ilmassa. Tietyissä olosuhteissa puhelimen akku voi jopa räjähtää. Tänään tarkastelemme tämän ilmiön syitä ja kuinka välttää se.

Yksi akun räjähdyksen syistä on valmistusvirhe. Vain myyjän huolellinen valinta voi pelastaa sinut tästä. Valmistusvirheet tuntuvat yleensä heti käytön alkamisen jälkeen. Usein vika ilmenee turvotuksena akku. Tällaisen akun toiminta on lopetettava ennen kuin se räjähtää. Suosittelemme lukemaan aiheesta.

Suuret valmistajat niillä on tehtaissaan tiukka laadunvalvontajärjestelmä viallisten akkujen karsimiseksi. Hyvämaineiset akkumyyjät seuraavat hyllyllään olevia tuotteita. Siksi sinun tulee ostaa akku puhelimeesi vain luotettavista paikoista. Kun teet tämän, tarkista aina akku. Jos tilaat akun verkkokaupasta, muista lukea sitä koskevat arvostelut.

Kun tarkastat akkua, kiinnitä huomiota kolhuihin, lastuihin, turvotukseen, putoamis- ja iskujälkiin. Varmista myös, ettei muita muotomuutoksia ole. Mutta ongelmat voivat olla sisällä ilman näkyviä ulkoisia vikoja. Puhelin putoaa, ilman näkyviä seurauksia, saattaa ilmestyä myöhemmin.

Akun räjähdys ei tietenkään ole harvinainen tapahtuma. Mutta iskujen ja putoamisen seuraukset voivat ilmetä käyttöiän lyhentymisenä, kapasiteetin vähenemisenä jne.

Joten, kun ostat puhelimen akkua, kiinnitä huomiota seuraaviin vioihin:

Chips;
Kolhut;
turvotus;
Muita muotomuutoksia.

Ei ole tosiasia, että tällaiset viat aiheuttaisivat akun räjähtämisen, mutta miksi turhat ongelmat?

Jos puhelimesi akku on räjähtänyt, sinun on yritettävä sammuttaa se mahdollisimman pian ilman paniikkia. Tarkista sitten itsesi ja lähimmäiset vammojen varalta. Jos olet vakavasti loukkaantunut, soita välittömästi ambulanssiin. sairaanhoito. Tällä hetkellä sinun tulee ajatella terveyttäsi ja ympärilläsi olevia, ei puhelintasi. Akun räjähdys voi aiheuttaa erittäin vakavan vamman.

Jos puhelimesi akku räjähti ilman seurauksia terveydelle ja läheisillesi, tämä on todellinen onnea. Sitten heti sammutuksen jälkeen voit jatkaa laitteen tarkastusta. Todennäköisyys, että puhelin itse ei vaurioitunut akun räjähtämisen yhteydessä, on hyvin pieni. Jos puuvilla oli kuitenkin pieni, on mahdollista, että kotelolla ja levyllä ei ole aikaa sulaa. Jos näin on, pidä itseäsi kaksinkertaisena onnekas. Jos akku räjähtää uudessa puhelimessa asianmukaisen käytön aikana, voit viedä sen turvallisesti mukaan palvelukeskus, koska tämä on takuutapaus.

Käytön aikana seuraavat syyt voivat johtaa puhelimen akun räjähtämiseen:

akun lataaminen huoneessa, jossa on korkea lämpötila;
akun käyttö korkeissa käyttölämpötiloissa;
akun lataaminen ja säilyttäminen suorassa auringonvalossa;
yrittää avata puhelimen akkua eri tavoin;
väärä käyttö, tahallinen tai vahingossa (sytytys, lämmitys mikroaaltouunissa jne.);
Joissakin tapauksissa räjähdys voi johtua akun väärästä lataamisesta ilman puhelinta.

Todellisia tapauksia puhelimen akun räjähdyksistä käyttäjien keskuudessa

Se ei pelota sinua liikaa, koska puhelimen akun räjähtäminen ei ole kovin yleinen tapahtuma. Tämä tapahtuu pääasiassa silloin, kun käyttäjä yrittää tahallaan aiheuttaa räjähdyksen, jos akku on purettu väärin tai akku on huonolaatuinen. Mutta tällaisia tapauksia esiintyy ajoittain, eivätkä ne ole mitään tieteisfiktiota.

Puhelimen akkujen räjähdyksiä on esiintynyt säännöllisesti 2000-luvun jälkipuoliskolta lähtien. Juuri siitä hetkestä, kun ne levisivät laajasti mobiililaitteet. Sen jälkeen eri tiedotusvälineissä on säännöllisesti julkaistu raportteja puhelimien, tablettien ja kannettavien tietokoneiden akkujen räjähtämisestä. Tässä muutama niistä.

Kiinassa vuonna 2007 kerrottiin, että erään metallurgisen yrityksen työntekijän vaatteiden taskussa räjähti matkapuhelimen akku.

Pari vuotta sitten vastaava tapaus tapahtui Kazakstanissa. Siellä tytön älypuhelimen akku räjähti taskussaan. Samsung Galaxy S2. Kun akku syttyi ja räjähti, tytön farkut syttyivät tuleen. Tämän seurauksena lapsi sai vakavan palovamman jalkaansa.

Suomessa paikallinen asukas ei loukkaantunut Nokian akun räjähdyksessä. Hän pudotti akun, minkä seurauksena se purkautui eikä lisännyt kapasiteettia myöhemmän latauksen yhteydessä. Irrotettuaan laturista akku kuumeni yhtäkkiä, turvoi ja räjähti.

Samassa Suomessa useita vuosia sitten omistaja Samsung puhelin Akku räjähti, kun laite putosi lattialle. Lisäksi räjähdys oli niin voimakas, että lattia paloi törmäyspaikalla pahoin.

Nokian ja Samsungin akkujen räjähdystapauksia on havaittu melko paljon Vietnamissa, Intiassa ja muissa Aasian alueen maissa. Lisäksi väärennettyjen kiinalaisten akkujen räjähdystapauksia on vielä enemmän. Mutta eivät vain kiinalaiset ja korealaiset puhelinakut räjähdy. On olemassa monia esimerkkejä, kun ne räjähtivät iPhonen akut, iPad ja muut huippuluokan tuotteet.

Esimerkiksi Ranskassa viime vuodet useita kymmeniä räjähdystapauksia kirjattiin iPhonen akut. Useat laitteet räjähtivät omistajiensa käsissä. Jotkut loukkaantuivat vakavasti. Lentävät sirpaleet osuivat heitä kasvoihin. Isossa-Britanniassa tallennettiin räjähdys vähän aikaa sitten Applen akku iPod Touch.

Normaalisti käytettyjen akkujen määrään verrattuna räjähdysten määrä on tietysti "pisara meressä". Siksi paniikkiin ei ole syytä. Mutta sinun on ymmärrettävä, miksi näin tapahtuu. Kaikki riippuu litiumakuissa käytetyistä materiaaleista ja niissä tapahtuvista prosesseista.

Akkuja puhelimiin valmistetaan jatkuvasti kasvavassa valikoimassa erikokoisia ja -muotoisia. Valmistajat yrittävät pienentää akkujen kokoa mahdollisimman paljon suurella kapasiteetilla, koska näin he voivat tehdä mobiililaitteista ohuempia ja tyylikkäämpiä.

Mutta tästä ongelmat tulevat. Koska akun pääkomponentit (elektrodit) sijaitsevat mahdollisimman lähellä toisiaan, pienimmälläkin muodon rikkomisella sähkökemialliset prosessit häiriintyvät. Tämä voi aiheuttaa tulipalon ja räjähdyksen.

Pääsääntöisesti puhelimen akun tulipalo ja räjähdys tapahtuu johtuen oikosulku(KZ). Akun rakenne sisältää erottimen, joka erottaa positiiviset ja negatiiviset elektrodit. Jos se on vaurioitunut (iskun, valmistusvirheiden, puhkeamisen, kuumenemisen jne. seurauksena), tapahtuu oikosulku ja sen pitäisi korkea lämpötila. Litiumparistot ovat erittäin energiatiheitä, ja litium on erittäin reaktiivinen metalli. Joten erottimen läpimurron seurauksena räjähdyksen seurauksena tapahtuu välitöntä kuumenemista, palamista ja energian vapautumista.

Samaan aikaan tämä litiumin äärimmäinen aktiivisuus on erittäin hyödyllinen luotaessa suurikapasiteettisia akkuja (litium-ioni ja litium-polymeeri). Jaksollisen järjestelmän ensimmäisen ryhmän (natrium, kalium) alkalimetalleilla, jotka sisältävät litiumia, on korkea reaktiivisuus. Nämä metallit voivat syttyä helposti ilmassa. Lisäksi joidenkin näiden metallien vuorovaikutus veden kanssa voi aiheuttaa räjähdyksen. Kaikki nämä tekijät selittävät miksi puhelimen akut räjähtävät.

Huomio! Yllä oli valokuvia ja videoita akun räjähdyksistä. Älä yritä toistaa sitä, mitä siellä näytettiin. Vaikka kokeilisit vanhaa akkua, ota huomioon, että syttyminen ja räjähdys voivat vahingoittaa ympäröiviä esineitä. Ja mikä tärkeintä, voit aiheuttaa korjaamatonta haittaa terveydelle.

Älypuhelimien ja tablettien käyttäjät ovat tietysti tietoisia laitteissaan olevien litiumakkujen räjähdysvaarasta. Eikä sinun tarvitse etsiä kaukaa silmiinpistäviä esimerkkejä. Äskettäin esimerkiksi Samsung-yhtiö kohtasi henkilökohtaisesti kiireellisen ongelman ja joutui palauttamaan ensimmäisen sarjan uusi huomautus 7, koska akut räjähtivät latauksen aikana. Tavalla tai toisella ongelma on pysynyt sellaisena sen alusta lähtien. Kännykät ICAO kielsi jopa vuonna 2016 kaupallisten lähetysten kuljettamisen siviilikuljetusten tavaratiloissa.

Tosiasia on, että litiumakun latausprosessissa mobiililaitteessa käyttämällä akkuun sisäänrakennettua mikro-ohjainta monimutkainen algoritmi Suorita tämä prosessi, jotta akun lämpötila ei putoa hyväksyttävän lämpötila-alueen ulkopuolelle. Ohjain valvoo monia akun parametreja latauksen aikana tätä tarkoitusta varten.

Itse latausprosessin lisäksi akun varastointi edellyttää myös tiettyjen sääntöjen noudattamista, erityisesti lämpötilan suhteen: akkua ei saa ylikuumentaa tai jäähdyttää.

Suurin akun räjähtämiseen johtava ongelma on elektrolyytin liiallinen kuumeneminen ylimäärän vuoksi sallittu lämpötila tai akkukennon sisällä olevan oikosulun vuoksi. Ketjureaktio käynnistyy helposti ylikuumennetun kennon sisällä, koska alkalimetallilitium on erittäin syttyvää, jolloin akku turpoaa ja pahimmassa tapauksessa räjähtää.

Ja vaikka "huomaava" ohjain on olemassa, vahingossa tapahtuva valmistusvirhe (riittävä eristeen paksuus kennojen välillä) voi johtaa vakaviin seurauksiin.

Tietenkin iskut, vauriot, puhkeaminen ja ylikuumeneminen auringossa ovat vaarallisia. Vaikka akku putoaisi ja törmäisi hieman, sisällä oleva eriste voi vaurioitua, mikä voi myöhemmin aiheuttaa äkillisiä ongelmia, jopa ilman selvää ylikuumenemista.

Litiumioniakun anodi ja katodi on erotettu huokoisella polymeerierottimella. Katodissa on aktiivista materiaalia, jota käytetään usein siirtymämetallioksideina, joihin on upotettu litiumioneja. Anodi on yleensä grafiittia. Elektrolyyttinä käytetään orgaanista litiumsuolojen liuosta.

Ensimmäisen tehtaan latauksen yhteydessä anodiin rakennetaan litiumia ja elektrodeihin muodostuu kerros hajoavaa elektrolyyttiä, joka toimii nyt suojana tarpeettomilta reaktioilta, samalla kun se pysyy ionijohtavana.

Kuten edellä todettiin, sisäinen oikosulku on yksi tärkeimmistä syistä akun itsestään syttymiseen. Itse oikosulun syy voi olla fyysinen vahinko tai valmistusvirheet, kuten elektrodien epätasainen leikkaus tai katodin ja anodin väliin joutuneet metallihiukkaset, jotka rikkovat erotuskerroksen eheyttä.

Toinen syy oikosulkuun on litiummetalliketjujen kasvu erottimen läpi (jos litiumionit eivät tehtaalla ole vielä ehtineet täysin integroitua anodikiteeseen liian nopean latauksen tai hypotermian vuoksi tai jos katodin aktiivinen materiaali lisää kapasiteettia anodi, joka johtaa kerrostumiin anodille, joka sitten kasvaa hitaasti mutta vääjäämättä).

Joten jos oikosulku tapahtuu, akun lämpötila alkaa nousta, ja kun se saavuttaa 70-90 °C, anodin suojaava ioneja johtava kerros alkaa hajota. Anodin litium reagoi elektrolyytin kanssa ja vapautuu syttyviä hiilivetyjä, kuten eteeniä, metaania, etaania jne. Mutta palaminen on vielä liian aikaista, koska happea ei ole tarpeeksi.

Samaan aikaan tapahtuu eksoterminen reaktio ja lämpötila nousee, paine akkukotelon sisällä kasvaa. 180-200°C:ssa disproportionaatioreaktio alkaa katodista, jossa vapautuu happea. Syttyminen tapahtuu, lämpötila nousee jyrkästi ja elektrolyytti hajoaa termisesti, lämpötila on jo 200-300 °C.

Lopuksi on grafiitin vuoro, ja kun lämpötila saavuttaa 660°C, virrankerääjän alumiini alkaa sulaa. Maksimilämpötila koko prosessissa ei yleensä ehdi ylittää 900°C, koska kaikki päättyy nopeasti täydelliseen hajoamiseen sisäiset komponentit akku

Ratkaisun löytämisessä ongelmaan on jo edistytty

Ongelman ratkaisemiseksi älypuhelinvalmistajat voivat kiristää sääntelyä, lisätä sulakkeita laitteisiin ja akkuihin sekä tehdä ohjaimista monimutkaisempia, mutta tämä johtaa akkujen ja kaikkien tuotteiden, joiden kanssa akkua myydään, korkeampiin hintoihin. Yritykset kilpailevat keskenään, eivätkä yksinkertaisesti voi tehdä sitä taloudellisesti.

Samaan aikaan Stanfordin fyysikot taistelevat litiumakkujen turvallisuudesta, jotka kesällä 2015 kehittivät erityisen suojamekanismin, joka rakennetaan akkuun tuotantovaiheessa.

Itse asiassa me puhumme uudentyyppisistä litiumakuista, jotka sammuvat automaattisesti, kun niiden sisäosat saavuttavat mahdollisesti vaarallisen lämpötilan (mikä estää prosessin johtavan myöhempään tulipaloon), ja jonkin ajan kuluttua, jäähtymisen jälkeen, ne käynnistyvät automaattisesti uudelleen.

Kehitystä toteutti useiden vuosien ajan useiden ihmisten tiimi (mukaan lukien Zhennan Bao), tuloksena oli akku, josta puuttui kaksi päähaitta - jyrkkä lasku akun kapasiteetti useiden latausjaksojen jälkeen ja mikä tärkeintä, taipumus sytyttää ja räjähtää ylikuumenemisen vuoksi (ketjureaktio pysähtyy automaattisesti).

Ratkaisu tuli tutkijoille täysin eri fysiikan alalta. He tekivät lämpömittareita käyttämällä nikkelin nanohiukkasia, jotka oli upotettu ohueen grafeeni- ja muovilevyyn. Nämä olivat epätavallisia lämpömittareita. Lepotilassa nikkelihiukkaset joutuivat kosketuksiin toistensa kanssa, eli tulos oli hyvä ohje nykyinen Mutta kun levy lämpeni, muovi alkoi hieman laajentua, mikä johti johtavien nikkelihiukkasten välisen kosketuksen heikkenemiseen ja koko johtimen vastus kasvoi.

Tämä on ominaisuus, jota Stanfordin tutkijat käyttivät välittömästi automaattinen suojaus litiumparistot ja täydellinen automaattinen palautus kosketus jäähdytyksen jälkeen. He liimasivat tällaisen muovilevyn yhteen akkuelektrodeista, jotta se menettäisi johtavuutensa lämpötilan noustessa. Ja kun lämpötila saavuttaa 70 °C

Mutta huolimatta löydetystä ratkaisusta, valmistajat mobiililaitteet he eivät vieläkään uskalla muuttaa dramaattisesti vuosien aikana kehittämäänsä teknologiaa akkujensa valmistamiseksi. Tämän vuoksi vempaimen käyttäjien on omaksuttava litiumakkujen mahdollinen vaara jonkin aikaa ja yritettävä olla pudottamatta tai ylikuumentamatta mobiililaitteitaan ja erityisesti akkujaan. Ehkä lähitulevaisuudessa ongelma ratkeaa kokonaan.

27. syyskuuta 2016 klo 21:38

Kuinka ne räjähtävät litiumioniakut

Energiaa ja akkuja,
Kemia

Viime aikoina uutisotsikoissa on usein ollut aihe litiumioniakkujen itsestään syttymisestä: älypuhelin, hoverboard tai jopa auto syttyy tuleen. Mitä sitten tapahtuu akun sisällä lämmön karkaamisen aikana ja miksi tapahtuu itsestään syttyminen?

Yleisin syy akkujen itsestään syttymiseen on oikosulku sähkökemiallisen kennon sisällä. Sähköinen kosketin anodin ja katodin välillä voi tapahtua monista syistä. Tämä voisi olla esim. mekaanisia vaurioita soluja. Sisäinen oikosulku syntyy myös tuotantotekniikan rikkomisesta johtuen, kun elektrodit leikataan epätasaisesti tai metallihiukkasia joutuu anodin ja katodin väliin, mikä johtaa huokoisen erottimen vaurioitumiseen. Sisäisen oikosulun syy voi myös olla litiummetalliketjujen (dendriittien) "itäminen" erottimen läpi. Tämä vaikutus ilmenee, jos litiumioneilla ei myöskään ole aikaa integroitua anodikiteeseen nopea lataus tai matalassa lämpötilassa, sekä jos katodin aktiivisen materiaalin kapasiteetti ylittää anodin kapasiteetin, minkä seurauksena anodin pinnalle ilmestyy mikroskooppisia kerrostumia, jotka kasvavat vähitellen.

Joten oikosulun jälkeen akku alkaa lämmetä. Kun lämpötila saavuttaa 70-90 °C, anodin ioneja johtava suojakerros alkaa hajota. Ja sitten anodiin rakennettu litium reagoi elektrolyytin kanssa vapauttaen haihtuvia hiilivetyjä: etaania, metaania, eteeniä jne. Mutta tällaisen räjähtävän seoksen läsnäolosta huolimatta tulipaloa ei tapahdu, koska järjestelmässä ei ole vielä happea.

Koska reaktiot elektrolyytin kanssa ovat eksotermisiä, lämpötila ja paine akun sisällä kasvavat edelleen. Kun lämpötila saavuttaa 180-200 °C, katodimateriaali, yleensä siirtymämetallioksidi, jonka kiteeseen on rakennettu litiumia, käy läpi disproportionaatioreaktion ja vapauttaa happea. Tässä tapahtuu spontaania palamista ja vielä jyrkempi lämpötilan hyppy. Samanaikaisesti tapahtuu elektrolyytin lämpöhajoamista (200-300 °C), joka myös vapauttaa lämpöä. Se näyttää tältä:

Ja lopulta grafiitti reagoi elektrolyytin kanssa (jos sitä vielä on jäljellä), ja kun lämpötila saavuttaa 660 °C, alumiinin virrankeräin sulaa. Lämpötila ei yleensä nouse yli 900 °C, koska mitään ei ole enää hajoavaa.

Sisäisen oikosulun lisäksi on muita syitä itsestään syttymiseen: akun ylikuumeneminen, virheellinen lataus/purkaus (suurimman sallitun jännitteen ylitys, lataus korkeat virrat, liian syvä vuoto) jne. Mutta kaikki nämä syyt johtavat yhteen tulokseen: lämpökiihtyvyys ja elektrolyytin hajoaminen vuorovaikutuksessa elektrodien kanssa. Vain yllä olevien reaktioiden järjestys ja niiden nopeus eroavat.

Luonnollisesti akkuvalmistajat ovat tarjonneet suojajärjestelmiä itsestään palamista vastaan, ja sitä enemmän tehokkaampi akku, sitä enemmän suojausasteita se sisältää. Eräs suojatyyppi pientä oikosulkua vastaan on huokoinen erotin, joka paikallisen lämpötilan nousun myötä muuttuu läpäisemättömäksi ja estää esimerkiksi dendriittien kasvun akun sisällä. Mutta joskus lämpötila nousee liian nopeasti ja erotin yksinkertaisesti sulaa, jolloin anodi joutuu kosketuksiin katodin kanssa.

Akut on varustettu myös sulakkeilla ja venttiileillä, jotka paineen ja lämpötilan noustessa sisällä joko irrottavat elektrodit piiristä tai päästävät kertyneen kaasun poistumaan ulos. Jälkimmäisessä tapauksessa, koska kaasut ovat syttyviä, liekki ilmaantuu koskettaessaan happea ulkopuolelta. Esimerkki varoventtiilien toiminnasta voidaan havaita Tesla Model S:n onnettomuudessa, jossa suuri metalliesine puhkaisi akun. Koska Teslan akun venttiilit osoittivat alas asfaltille ja yksittäiset lohkot olivat hyvin eristettyjä toisistaan, vain akun etuosa paloi (kuten Elon Musk sanoi, jos sama metalliesine olisi lävistänyt kaasusäiliön, koko auto olisi palanut).

Muuten, yksittäisten lohkojen lämmöneristys suuressa akussa on erittäin tärkeä. Jos yllä olevassa esimerkissä Teslan akku ei syttynyt kokonaan hyvän lämpöeristyksen vuoksi, niin Boeing 787:n akussa tapahtui itsestään syttyminen johtuen siitä, että lohkot eivät olleet riittävästi eristettyjä toisistaan, mikä johti koko järjestelmän ylikuumenemiseen.

Myös litiumioniakut on varustettu ohjaimilla, antureilla, lataustasapainottimilla jne. Voit lukea lisää akun turvajärjestelmistä.

Kuten tästä viestistä näet, vaarallisin komponentti akun elektrolyytti, joka hajoaa syttyviksi aineosiksi lämpötilan noustessa. Nykyään tutkijat yrittävät löytää vakaampia vaihtoehtoja: ionisia nesteitä, polymeerielektrolyyttejä, solid-state-keraamisia elektrolyyttejä jne. Mutta tämä on erillinen aihe...

Litiumparistot ovat jo ottaneet tiukasti paikkansa elämässämme ja monissa tapauksissa pelaavat avainasema. Tietysti jokaisella akulla on rajoitettu käyttöikä, mutta voiko se kestää pidempään ja olla tehokkaampi? Toivottavasti pieni kokoelma hyödyllisiä vinkkejä alla olevista tulee varmasti hyödyksi.

Miten litiumakut räjähtävät?

Akkujen vakiokäyttöolosuhteet: ympäristön lämpötila jopa 60 celsiusastetta ilman ylimääräisiä lämpö- ja/tai mekaanisia vaikutuksia. Nämä ihanteelliset olosuhteet tarjoaa enimmäisaika akun kesto ja suojaa sinua ikäviltä yllätyksiltä.

Samanaikaisesti akkua ei saa sijoittaa suljettuun tilaan, tulenlähteiden lähelle tai korkea lämpötila Käytön aikana akkua ei saa altistaa fyysiselle muodonmuutokselle, puhkaisulle tai edes poraukselle. Koska yksikin näistä hetkistä voi saada akun räjähtämään.

Ja kauemmas! Älä pura paristoja missään olosuhteissa!

Akkujen ulkonäkö

Pitkän käytön jälkeen litiumakku alkaa tuottaa kaasua ja itse akku alkaa turvota. Harvemmissa tapauksissa akku alkaa vuotaa. Ja jos yhtäkkiä huomaat tällaisia muutoksia akussa, sinun tulee välittömästi lopettaa laitteen käyttö ja irrottaa itse akku kulutuslähteestä. Tietenkin sinun on oltava varovainen, ettet aiheuta oikosulkua itse akun koskettimiin.

Kaikki akut on keskimäärin suunniteltu tiettyä määrää purkaus- ja latauskertaa varten. Ajan myötä akun sisäinen rakenne heikkenee, akun muoto muuttuu ja kapasiteetti alkaa laskea. En kirjoita tätä siksi, että alkaisit käyttää litiumparistoilla varustettuja laitteita vähemmän, kirjoitan tämän siksi, että arvioit akun "ikää" ja jäljellä olevaa käyttöikää. Alla on kuva soittimesta, jossa akku murskasi näytön ja muutti koteloa.

Lisäksi meidän on itsemme kehitettävä hyvät tavat, käytä vain alkuperäisiä latureita. Jokaisella akulla on kapasiteetista, tyypistä ja käytetystä materiaalista riippuen tietyt latausparametrit, joten jopa sama mobiililaitevalmistaja voi valmistaa erilaisia latureita. Älä unohda tätä.

Kuinka hoitaa litiumakkuja?

Kuten edellä mainittiin, käytön myötä akun käyttöikä lyhenee. Joten jos huomaat akun käytön aikana, että samalla akun latausajalla laitteen käyttöaika lyhenee merkittävästi, niin todennäköisesti akun käyttöikä on loppumassa ja sinun on aika miettiä vaihtamista se.

Aiemmin huomiota kiinnitettiin usein akkujen harjoitteluun useiden syklien kautta täysi purkaus ja veloittaa. On aika unohtaa tämä. Litium akut Minulla ei ole muistiefektiä, joten nämä "toimenpiteet" ovat yksinkertaisesti hyödyttömiä heille.

Optimaaliset olosuhteet akun säilytykseen: lataustaso on noin 40%, viileässä (0-10 astetta). Samalla sinun ei tarvitse huolehtia akuista noin puoleen vuoteen. Kuuden kuukauden välein voit tarkistaa lataustason, jotta se pysyy 40 %:n kohdalla.

Haluaisin myös huomauttaa, että litiumparistot vanhenevat luonnollisesti, vaikka niitä ei käytetä. Noin 2 vuoden aikana akku menettää noin kolmanneksen kapasiteetistaan. Tämä viittaa siihen, että tällaisia akkuja ei tarvitse varastoida käytettäväksi ja että niitä ostettaessa on syytä tarkastella valmistuspäivää.

Ydinakku tai tulevaisuuden akut.

Tekniikka ei pysähdy, mutta silti meidän on päästävä kotiin useita kertoja viikossa Laturi ja yhdistä meidän kännykkä ja soitin lataamaan yöllä. Tästä on tullut meille tapana, emmekä enää kiinnitä huomiota näiden toimien rutiiniin...

Samaan aikaan on jo olemassa ydinvoimalähteitä, joiden mitat ovat verrattavissa kolikon kokoon. Tällaiset lähteet pystyvät tuottamaan energiaa noin sata vuotta ilman väliintuloa tai latausta, mikä saa meidät miettimään tämän suunnan näkymiä, eikö niin?! Lisäksi älä pelkää nimeä, nämä elementit ovat täysin vaarattomia elävien olentojen elämälle ja terveydelle.