Et alvorligt problem med Li-ion-batterier er risikoen for eksplosion i kritiske situationer. I denne henseende er det interessant at forstå, hvorfor dette sker, og hvilke effekter der ledsages af. Det er også vigtigt at forstå, hvad der skal gøres for at reducere risikoen for brand for en enhed udstyret med et sådant batteri (foto nedenfor).
Problemets kerne
Det vil være lettere at forstå, hvorfor der er opstået brand, hvis batteriets design er kendt. Lad os starte med det faktum, at Li-ion-batterier indeholder en anode og en katode med en porøs separatorplade. Metaller fra overgangsgruppen med indlejrede lithiumioner bruges normalt som katoden. Anodens funktion udføres af grafit.
Elektrolytter til batterier i denne klasse fremstilles på basis af lithiumsalte i opløsning. Når et batteri først oplades under produktionen, dannes et frit ionlag (SEI) på anoden. Den kemiske barriere, de danner, beskytter batterielektroderne mod farlig kontakt med elektrolyt.
I de fleste kendte situationer opstår spontan forbrænding på grund af utilsigtet kortslutning i battericellen.
Årsagen til udseendet kan være:
- Mekanisk deformation mulig, efter at telefonen er faldet på gulvet eller ramt en hård overflade.
- Produktionsfejl.
- Vækst af dendritter.
Det sidstnævnte fænomen er forbundet med hurtige afladnings- eller opladningsprocesser, på grund af hvilke lithiumioner simpelthen ikke har tid til at integrere i krystallerne i grafitanoden. Som et resultat vokser de til en størrelse, der fører til svigt i separatoren.
Funktioner ved spontan forbrænding
En kortslutning inde i batteriet fører til opvarmning af dets komponenter, og når den når 70-90 grader, ødelægges ionbarrieren i anodeområdet. På grund af dette begynder lithium, der er integreret i det, at komme i kontakt med elektrolytten, hvilket forårsager frigivelse af gasser fra gruppen af carbonhydrider (metan og lignende). I nærværelse af en eksplosiv blanding forbliver den til den vigtigste komponent, der er nødvendig til antændelse - ilt.
Den resulterende blanding begynder at koge inde i et tæt lukket hus, hvilket uundgåeligt fører til et spring i temperatur og tryk i det. Når sammensætningen når en kritisk tilstand (plus 180-200 grader), begynder katodepartiklerne at understøtte reaktionen med rigelig iltudvikling. Det var da, at en eksplosion opstod ledsaget af en pludselig stigning i temperaturen (op til 300-600 grader) og rigelig varmeudgivelse.
Sådan beskytter du dig mod en eksplosiv proces
Batteriproducenter yder adskillige niveauer af beskyttelse mod en ubehagelig effekt i henhold til princippet: jo mere kraftfuld modellen er, jo flere er disse niveauer. En af dem inkluderer en separator, der skaber en uoverstigelig barriere for at udvikle dendritter i batterisektionen ved et skarpt temperaturspring. Men hvis der forekommer en lavine-lignende proces, har separatoren ikke tid til at "arbejde"; det smelter med det samme.
De har også specielle ventiler og sikringer for at beskytte batterierne. Brugeren vil være i stand til at undgå de beskrevne ubehagelige effekter, hvis han håndterer sin enhed forsigtigt (tab den ikke og oplad den korrekt).