Nopietna litija jonu akumulatoru problēma ir eksplozijas draudi kritiskās situācijās. Šajā sakarā ir interesanti saprast, kāpēc tas notiek un kādus efektus pavada. Ir arī svarīgi saprast, kas jādara, lai samazinātu ugunsgrēka risku ierīcei, kas aprīkota ar šādu akumulatoru (foto zemāk).
Problēmas būtība
Būs vieglāk saprast, kāpēc noticis ugunsgrēks, ja ir zināms akumulatora dizains. Sāksim ar to, ka litija jonu akumulatoros ir anods un katods ar porainu separatora deflektoru. Kā katodu parasti izmanto pārejas grupas metālus ar iegultiem litija joniem. Anoda funkciju veic grafīts.
Šīs klases bateriju elektrolīti tiek izgatavoti, pamatojoties uz šķīduma litija sāļiem. Kad akumulators pirmo reizi tiek uzlādēts ražošanas laikā, uz anoda izveidojas brīvs jonu slānis (SEI). To veidotā ķīmiskā barjera aizsargā akumulatora elektrodus no bīstama kontakta ar elektrolītu.
Vairumā zināmo situāciju spontāna sadegšana notiek nejaušas īssavienojuma dēļ akumulatora šūnā.
Tās parādīšanās iemesls var būt:
- Mehāniska deformācija iespējama pēc tālruņa nomešanas uz grīdas vai sitiena ar cietu virsmu.
- Ražošanas defekti.
- Dendrītu pieaugums.
Pēdējā parādība ir saistīta ar ātras izlādes vai uzlādes procesiem, kuru dēļ litija joniem vienkārši nav laika integrēties grafīta anoda kristālos. Rezultātā tie izaug līdz izmēram, kas noved pie separatora neveiksmes.
Spontānas sadegšanas pazīmes
Īssavienojums akumulatora iekšpusē noved pie tā sastāvdaļu sasilšanas, un, sasniedzot 70-90 grādus, jonu barjera tiek iznīcināta anoda rajonā. Tāpēc tajā integrētais litijs sāk nonākt saskarē ar elektrolītu, kas izraisa gāzu izdalīšanos no ogļūdeņražu grupas (metāna un tamlīdzīgi). Sprādzienbīstama maisījuma klātbūtnē tas paliek galvenajam aizdedzināšanai nepieciešamajam komponentam - skābeklim.
Iegūtais maisījums sāk vārīties cieši noslēgta korpusa iekšpusē, kas neizbēgami noved pie temperatūras un spiediena lēciena tajā. Kad sastāvs sasniedz kritisko stāvokli (plus 180-200 grādi), katoda daļiņas sāk atbalstīt reakciju ar bagātīgu skābekļa evolūciju. Tieši tad notika eksplozija, ko papildina pēkšņa temperatūras paaugstināšanās (līdz 300-600 grādiem) un bagātīga siltuma izdalīšanās.
Kā pasargāt sevi no sprādzienbīstama procesa
Bateriju ražotāji nodrošina vairākus aizsardzības līmeņus pret nepatīkamām sekām saskaņā ar principu: jo jaudīgāks modelis, jo vairāk šie līmeņi. Vienā no tām ir separators, kas rada nepārvaramu barjeru dendrītu veidošanai akumulatora sekcijā straujā temperatūras lēcienā. Bet, ja notiek lavīnai līdzīgs process, tad separatoram nav laika "strādāt"; tas uzreiz izkūst.
Viņiem ir arī īpaši vārsti un drošinātāji, lai aizsargātu baterijas. Lietotājs varēs izvairīties no aprakstītajām nepatīkamajām sekām, ja viņš uzmanīgi rīkosies ar savu ierīci (nenometiet to un pareizi uzlādējiet).