Et alvorlig problem med Li-ion-batterier er eksplosjonsfaren i kritiske situasjoner. I denne forbindelse er det interessant å forstå hvorfor dette skjer og hvilke effekter som er ledsaget av. Det er også viktig å forstå hva som må gjøres for å redusere risikoen for brann for en enhet utstyrt med et slikt batteri (bildet nedenfor).
Essensen av problemet
Det vil være lettere å forstå hvorfor det har oppstått brann hvis batteridesignet er kjent. La oss starte med det faktum at Li-ion-batterier inneholder en anode og en katode med en porøs separatorplate. Metaller fra overgangsgruppen med innebygde litiumioner brukes vanligvis som katoden. Funksjonen til anoden utføres av grafitt.
Elektrolytter for batterier i denne klassen er laget på basis av litiumsalter i oppløsning. Når et batteri først lades under produksjonen, dannes et fritt ionelag (SEI) på anoden. Den kjemiske barrieren de danner, beskytter batterielektrodene mot farlig kontakt med elektrolytt.
I de fleste av de kjente situasjonene oppstår spontan forbrenning på grunn av en utilsiktet kortslutning i battericellen.
Årsaken til utseendet kan være:
- Mekanisk deformasjon mulig etter at du har sluppet telefonen på gulvet eller truffet en hard overflate.
- Produksjonsfeil.
- Vekst av dendritter.
Det sistnevnte fenomenet er forbundet med raske utladnings- eller ladeprosesser, på grunn av hvilke litiumioner rett og slett ikke har tid til å integrere seg i krystallene til grafittanoden. Som et resultat vokser de til en størrelse som fører til at separatoren svikter.
Funksjoner av spontan forbrenning
En kortslutning inne i batteriet fører til oppvarming av komponentene, og når den når 70-90 grader, ødelegges ionebarrieren i anodeområdet. På grunn av dette begynner litium integrert i det å komme i kontakt med elektrolytten, som forårsaker frigjøring av gasser fra gruppen hydrokarboner (metan og lignende). I nærvær av en eksplosiv blanding gjenstår den for hovedkomponenten som kreves for antenning - oksygen.
Den resulterende blandingen begynner å koke inne i et tett lukket hus, noe som uunngåelig fører til et hopp i temperatur og trykk i det. Når sammensetningen når en kritisk tilstand (pluss 180-200 grader), begynner katodepartiklene å støtte reaksjonen med rikelig oksygenutvikling. Det var da en eksplosjon oppstod, ledsaget av en plutselig økning i temperaturen (opp til 300-600 grader) og rikelig varmeutslipp.
Hvordan beskytte deg mot en eksplosiv prosess
Batteriprodusenter gir flere nivåer av beskyttelse mot ubehagelige effekter i henhold til prinsippet: jo kraftigere modellen, jo flere er disse nivåene. En av dem inkluderer en separator, som skaper en uoverstigelig barriere for å utvikle dendritter i batteridelen ved et skarpt temperaturhopp. Men hvis det oppstår en skredlignende prosess, har ikke separatoren tid til å "jobbe"; det smelter umiddelbart.
De har også spesielle ventiler og sikringer for å beskytte batteriene. Brukeren vil være i stand til å unngå de beskrevne ubehagelige effektene hvis han håndterer enheten med forsiktighet (ikke slipp den og lad den riktig).