Miért robbannak fel a lítium-ion akkumulátorok?
Míg a lítium-ion akkumulátorok összességében hihetetlenül biztonságosak, nagyon gyakran alkalmanként meggyulladnak vagy felrobbannak. Amikor ez megtörténik, mint a Samsung Galaxy Note 7 fiaskójával vagy a HP legújabb újratelepítésével, ez mindig nagy hír. Szóval mi folyik itt, és miért mennek ki az akkumulátorok egy bumm? Találjuk ki.
Az újratölthető lítium-ion akkumulátorok - a hordozható számítógép, a telefon, a tablet és a minden más modern eszköz, valamint az elektromos autók és a repülőgépek - felelősek a hordozható eszköz forradalmáért. Lítium-ion akkumulátorok nélkül nem tudnám írni ezt a cikket egy kávézóban; ehelyett egész idő alatt csatlakoztatni kell egy áramforráshoz.
Mi a belsejében egy lítium-ion akkumulátor?
Ahhoz, hogy megértsük, miért fordulnak elő a lítium-ion akkumulátorok, meg kell tudni, hogy mi történik a motorháztető alatt. Minden lítium-ion akkumulátorban két elektróda van: a pozitívan feltöltött katód és a negatív töltésű anód elválasztva egy vékony, „mikrorferált” műanyagból, amely megtartja a két elektródot. Ha lítium-ion akkumulátort tölt be, a lítiumionokat a katódból villamosan tolják át a szeparátor és egy elektromosan vezető folyadék mikroperferációja és az anód. Amikor az akkumulátor lemerül, a fordulat fordul elő, amikor a lítiumionok az anódból a katód felé áramolnak. Ez az a reakció, amely a laptopodra irányul.
A kis akkumulátorok, mint például az okostelefonok, általában csak egyetlen lítium-ion cellával rendelkeznek. A nagyobb akkumulátorok, mint a laptopoké, általában 6 és 12 lítium-ion sejt között vannak. Az elektromos autók és a repülőgépek akkumulátorai több száz cellával rendelkezhetnek.
Mi teszi a lítium-ion akkumulátor felrobbanását?
A lítium-ion akkumulátort olyan hasznosnak tartja, ami azt is lehetővé teszi számukra, hogy meggyulladjon vagy felrobbanjon. A lítium valóban nagy energiával rendelkezik. Amikor ez egy csepegtetővé válik, egész nap a telefonra is képes. Amikor egyszerre kiadja, az akkumulátor felrobbanhat.
Ez a lítium-ion akkumulátor a Japan Airlines Boeing 787-ből 2013-ban tűnt ki. A legtöbb lítium-ion akkumulátor tüzet és robbanást okoz a rövidzárlat problémájának. Ez akkor fordul elő, ha a műanyag leválasztó meghibásodik, és lehetővé teszi az anód és a katód érintését. És ha ezek a kettő összejönnek, az akkumulátor túlmelegedni kezd.
Számos oka van annak, hogy az elválasztó meghibásodhat:
- Rossz tervezési vagy gyártási hibák: Az akkumulátort rosszul tervezték, mint a Galaxy Note 7 esetében. Ebben az esetben nem volt elegendő hely az elektródák és az akkumulátor elválasztó számára. Bizonyos modelleknél, amikor az akkumulátor kicsit kibővült a töltéskor, az elektródák elhajlottak és rövidzárlatot okoztak. Még egy jól megtervezett akkumulátor is meghibásodhat, ha a minőségellenőrzés nem elég szoros, vagy a gyártásban valamilyen hiba van.
- Külső tényezők: A szélsőséges hő szinte garantáltan meghibásodást okoz. Az akkumulátorok, amelyek túl közel állnak a hőforráshoz, vagy tűzbe kerültek, ismertek, hogy felrobbannak. Más külső tényező is okozhat egy lítium-ion akkumulátor meghibásodását. Ha túlságosan keményen (vagy túl sokszor) csepegteti a telefont, esély van arra, hogy megrongálja a szeparátort, és az elektródákat megérinti. Ha az akkumulátort (véletlenül vagy szándékosan) áttöri, akkor majdnem biztosan rövidzárlatot okoz.
- Töltő problémák: A rosszul gyártott vagy rosszul szigetelt töltő károsíthatja a lítium-ion akkumulátort is. Ha a töltő rövid idő alatt hevít, vagy hő keletkezik az akkumulátor közelében, akkor elég károsodhat a meghibásodáshoz. Éppen ezért javasoljuk, hogy csak hivatalos töltőket használjunk (vagy legalábbis kiváló minőségű harmadik feleket). A lítium-ion akkumulátorok beépített védelemmel rendelkeznek, hogy megakadályozzák a túltöltést. Bár nagyon ritka, ha ezek a biztonsági óvintézkedések nem teljesülnek, a túlterhelés jó módja az akkumulátor túlmelegedésének.
- Thermal Runaway és több cellák: Bár nem releváns az olyan egysejtes elemekhez, mint amilyenek a legtöbb okostelefonban megtalálhatók (az iPhone X-nek valójában két cellája van), csak egy akkumulátorcellának kell meghibásodnia, hogy az egész akkumulátor lemerüljön. Miután egy sejt túlmelegedett, egy domino effektet kapunk, amit „termikus elszabadulásnak” nevezünk. A Tesla modell S-termikus runaway-jainak több száz cellás elemei számára valóban nagy probléma lehet.
Annak ellenére, hogy megvizsgálták, hogy az akkumulátor miért nem sikerül, elrettentő képet fest, a lítium-ion akkumulátorok biztonságosak és érett technológiák. Az a tény, hogy az akkumulátor mindig váratlanul felrobban, azt mutatja, hogy milyen ritkán fordul elő az ilyen nagy hibák. Az akkumulátorgyártók sok óvintézkedést helyeznek el az akkumulátorok meghibásodásának megakadályozására, vagy legalábbis a károsodás okozta károk enyhítésére.
Fotó: wk1003mike / Shutterstock.com.
