Rimta ličio jonų baterijų problema yra sprogimo pavojus kritinėse situacijose. Šiuo atžvilgiu įdomu suprasti, kodėl taip atsitinka ir kokį poveikį lydi. Taip pat svarbu suprasti, ką reikia padaryti, norint sumažinti prietaiso, kuriame yra tokia baterija, gaisro riziką (nuotrauka pateikiama žemiau).
Problemos esmė
Lengviau suprasti, kodėl kilo gaisras, jei bus žinoma akumuliatoriaus konstrukcija. Pradėkime nuo to, kad ličio jonų baterijose yra anodas ir katodas su poringu separatoriaus deflektoriumi. Kaip katodas paprastai naudojami pereinamosios grupės metalai su įterptais ličio jonais. Anodo funkciją atlieka grafitas.
Šios klasės baterijų elektrolitai gaminami iš ličio druskų tirpale. Pirmą kartą įkraunant akumuliatorių gamybos metu, ant anodo susidaro laisvas jonų sluoksnis (SEI). Jų suformuotas cheminis barjeras apsaugo akumuliatoriaus elektrodus nuo pavojingo kontakto su elektrolitu.
Daugumoje žinomų situacijų savaiminis užsidegimas įvyksta dėl atsitiktinio trumpojo jungimo akumuliatoriaus elemente.
Jo atsiradimo priežastis gali būti:
- Nuleidus telefoną ant grindų ar atsitrenkus į kietą paviršių, galima mechaninė deformacija.
- Gamybos defektai.
- Dendritų augimas.
Pastarasis reiškinys yra susijęs su greito iškrovimo ar įkrovimo procesais, dėl kurių ličio jonai paprasčiausiai neturi laiko integruotis į grafito anodo kristalus. Dėl to jie išauga iki tokio dydžio, kuris sukelia separatoriaus gedimą.
Savaiminio degimo ypatybės
Trumpas jungimas akumuliatoriaus viduje sukelia jo komponentų kaitinimą, o pasiekus 70–90 laipsnių, jonų barjeras sunaikinamas anodo srityje. Dėl to į jį integruotas liitis pradeda liestis su elektrolitu, dėl kurio išsiskiria dujos iš angliavandenilių grupės (metano ir panašiai). Esant sprogiam mišiniui, jis lieka pagrindiniam uždegimui reikalingam komponentui - deguoniui.
Gautas mišinys pradeda virti sandariai uždaryto korpuso viduje, o tai neišvengiamai lemia temperatūros ir slėgio šuolį. Kai kompozicija pasiekia kritinę būseną (plius 180-200 laipsnių), katodo dalelės pradeda palaikyti reakciją gausiai deguonies evoliucijoje. Tada įvyko sprogimas, kurį lydėjo staigus temperatūros pakilimas (iki 300–600 laipsnių) ir gausus šilumos išsiskyrimas.
Kaip apsisaugoti nuo sprogstamojo proceso
Baterijų gamintojai užtikrina kelių lygių apsaugą nuo nemalonių padarinių pagal principą: kuo galingesnis modelis, tuo daugiau šių lygių. Viename iš jų yra separatorius, kuris sukuria neįveikiamą barjerą vystantis dendritams akumuliatoriaus skyriuje staigiai pakilus temperatūrai. Bet jei įvyksta į laviną panašus procesas, tada separatorius neturi laiko „dirbti“; jis ištirpsta akimirksniu.
Jie taip pat turi specialius vožtuvus ir saugiklius baterijoms apsaugoti. Vartotojas galės išvengti aprašytų nemalonių padarinių, jei atsargiai elgsis su savo prietaisu (jo nenumeskite ir teisingai įkraukite).