Категорије: Истакнути чланци » Занимљиве чињенице
Број прегледа: 14188
Коментари на чланак: 1

Зашто батерије експлодирају

 

Зашто батерије експлодирајуКорисници паметних телефона и таблета, наравно, свесни су опасности од експлозије литијумских батерија у својим уређајима. И упечатљиви примери не морају ићи далеко. Недавно, на пример, Самсунг се лично суочио са болним проблемом и био је приморан да повуче прву серију нове Ноте 7, пошто су батерије експлодирале тачно у процесу пуњења. Овако или онако, проблем остаје исти од почетка појаве мобилних телефона. ИЦАО је чак забранио комерцијалним странкама да превозе терет у цивилним товарним просторима 2016. године. литијумске батерије.


Суштина проблема са литијумским батеријама

Чињеница је да се у процесу пуњења литијумске батерије у мобилном уређају, помоћу микроконтролера уграђеног у батерију, примењује прилично компликован алгоритам за спровођење овог процеса, тако да температура батерије не прелази прихватљиви температурни опсег. Регулатор у ту сврху надгледа многе параметре батерије током пуњења.

Поред самог поступка пуњења, складиштење батерије захтева и поштовање одређених правила, посебно у вези са температуром: не можете ни прегревати, нити прегревати батерију.

Суштина проблема са литијумским батеријама

Главни проблем због којег батерије експлодирају је прекомерно загревање електролита због прекорачења дозвољене температуре или због кратког споја унутар ћелије батерије. Ланчана реакција се лако покреће у прегрејаној ћелији, јер се литијум алкалног метала веома лако запали, као резултат тога батерија набубри и у најгорем случају експлодира.

Чак и поред присутности „пажљивог“ контролера, може доћи до случајног фабричког оштећења (недовољне дебљине изолатора између ћелија) и довести до тужних последица.

Наравно, шок, кварови, пробоји, прегревање на сунцу су опасни. Чак и ако је батерија пала и лагано ударила, може доћи до квара изолатора, а у будућности то може довести до наглих проблема, чак и без очигледног прегревања.


Разлог експлозије за литијумске батерије

Анода и катода литијум-јонске батерије раздвојени су порозним полимерним сепаратором. Катода има на себи активни материјал, за који се често користе оксиди прелазних метала, у који су уграђени литијум јони. Анода је обично графитна. Као електролит користи се органски раствор литијумских соли.

Приликом првог пуњења у постројењу, литијум се уграђује у аноду и на електродама се формира слој распаданог електролита, који сада служи као заштита од непотребних реакција, а остаје јоно проводити.

Разлог експлозије за литијумске батерије

Као што је горе наведено, унутрашњи кратки спој је један од главних узрока самозапаљивања батерије. Узрок кратког споја може бити физичко оштећење или фабричка оштећења, попут неравномерног сечења електрода или продора металних честица између катоде и аноде, што нарушава интегритет слоја сепаратора.

Други разлог за затварање је раст металних ланаца литијума кроз сепаратор (ако литијумски иони у фабрици нису имали довољно времена да се потпуно интегришу у анодни кристал због прекомерно брзог пуњења или прекомерног хлађења или ако је капацитет катодног активног материјала већи од капацитета аноде, што доводи до талога на аноди, која затим полако, али неумољиво расте).

Дакле, ако је дошло до кратког споја, тада температура батерије почиње да расте, а кад достигне 70-90 ° Ц, почиње распадање заштитног слоја аноде који води јоне. Литијум-анода реагира са електролитом, а ослобађају се запаљиви угљоводоници као што су етилен, метан, етан, итд.Али, пре пожара је прерано, јер нема довољно кисеоника.

У међувремену се укључује егзотермна реакција и температура расте, притисак унутар кућишта батерије расте. На 180-200 ° Ц реакција диспропорционалности започиње на катоди, где се ослобађа кисеоник. До паљења долази, температура се нагло повећава, а електролит се топлотно распада, температура је већ 200-300 ° Ц.

Коначно је ред на графиту, а кад температура достигне 660 ° Ц, алуминијум колектора струје почиње да се топи. Максимална температура у овом целом процесу обично нема времена да пређе 900 ° Ц, јер се све брзо завршава потпуним распадањем унутрашњих компоненти батерије.

Експлозија батерије

Већ постоји успех у проналажењу решења проблема

Да би решили проблем, произвођачи паметних телефона могу пооштрити регулацију, направити додатне осигураче на уређајима и батеријама, компликовати контролере, али то ће повећати трошкове батерија и свих производа који долазе са батеријом. Компаније се међусобно надмећу, а то економски једноставно не могу.

У међувремену, физичари из Станфорда боре се за сигурност литијумских батерија, који су још у лето 2015. године развили посебан заштитни механизам који је уграђен у батерију већ у фази производње.

У ствари, говоримо о новом типу литијумских батерија, који се аутоматски искључују када њихова унутрашњост достигне потенцијално опасну температуру (што спречава процес који води до следећег пожара), а након неког времена, након хлађења, поново се аутоматски укључују.

Аутори развоја тврде да је ово прва литијумска батерија која се може више пута искључити и обновити без губитка својстава и перформанси.

Развој је неколико година спроводио тим од неколико људи (укључујући Зхенан Бао), као резултат тога, батерија је била лишена две главне мане - наглог смањења капацитета батерије након неколико циклуса пуњења и, што је још важније, склоности ватри и експлозије услед прегревања ( ланчана реакција се аутоматски зауставља).

Одлука је дошла до научника из потпуно другог подручја физике. Израђивали су термометре помоћу никл-наночестица уграђених у танки лим од графена и пластике. То су били необични термометри. У мировању честице никла су биле у међусобном додиру, односно добијен је добар струјни проводник. Али када се лим загрејао, пластика је почела мало да се шири, што је довело до слабљења контакта између проводљивих честица никла, а отпор целог проводника је порастао.

Ово својство су користили истраживачи са Станфорда за тренутну аутоматску заштиту литијумских батерија и за потпуно аутоматско враћање контакта након хлађења. Они су залепили лист такве пластике на једну од електрода батерије како би губила проводљивост са повећањем температуре. А када температура достигне 70 ° Ц

Модеран мобилни телефон

Али упркос решењу, произвођачи мобилних уређаја још увек се не усуђују драстично да промене технологију производње својих батерија која је развијана током година. Због тога ће се корисници гадгета морати неко време суочити са потенцијалном опасношћу од литијумских батерија и покушати да не бацају и не прегревају своје мобилне уређаје, посебно батерије. Можда ће у блиској будућности проблем бити у потпуности решен.

Погледајте такође: Правилна употреба литијум-јонских батерија

Погледајте и на електрохомепро.цом:

  • Литијумске полимерне батерије
  • Литијум-јонске батерије
  • Прозирна батерија
  • Алуминијумске батерије
  • Унутрашњи отпор батерије

  •  
     
    Коментари:

    # 1 написао: Руслан | [цитат]

     
     

    "прекомерно загревање електролита због прекорачења дозвољене температуре" - туфталогицхни туфталогика туфталогии.