Sreda, 12. 10. 2016, 17.25
7 let, 2 meseca
Zakaj litij-ionske baterije eksplodirajo?
To je bomba, ki jo vsi nosimo v žepu
Termometer prikazuje, kako vroč je članek.
Termometer prikaže, kako vroč je članek.
1,65
Litij-ionske baterije oziroma, če smo natančni, akumulatorji, ki poganjajo pametne telefone, prenosne računalnike, električne avtomobile, znajo v majhno, kompaktno in lahko embalažo spraviti razmeroma veliko električne energije. A čeprav veljajo za zelo varne, lahko elementi v njihovi notranjosti v določenih okoliščinah povzročijo iskrenje, plamene ali celo eksplozijo.
Naslova ne vzemite preveč dobesedno. Litij-ionske baterije so varne in zanesljive, incidenti, kot so še vedno aktualni samovžigi Samsungovih pametnih telefonov Galaxy Note 7, pa so zelo redki.
Kako deluje litij-ionska baterija?
V litij-ionski bateriji si nasproti stojita dva električna prevodnika oziroma elektrodi. Ena od elektrod, narejena je iz kovinskega litija, zadržuje pozitivno nabite ione (električno nabite delce - atome ali molekule), to je katoda. Druga elektroda, anoda, zadržuje negativno nabite ione.
Med polnjenjem baterije se litijevi ioni pomikajo od katode proti anodi. Ko se baterija prazni (med uporabo naprave), se ioni pomikajo v nasprotno smer. Medij, ki ione prevaža med elektrodama, je elektrolit, zmes kemikalij med katodo in anodo. Elektrolit v večini sodobnih litij-ionski baterij je mešanica litijevih soli in organskih topil.
Neposredna izmenjava ionov med elektrodama (tj. brez uporabe elektrolita kot prevodnika) ni mogoča, saj se nikoli ne smeta dotakniti. Da bi to preprečili, proizvajalci mednju vgrajujejo dodatne prepreke, t. i. separatorje.
Samovžige pametnih telefonov Samsung Galaxy Note 7 je povzročala prav napaka s preprečevanjem stika med katodo in anodo. Zakaj lahko ima ta katastrofalne posledice? Berite naprej.
Zakaj se litij-ionska baterija vname in zakaj eksplodira?
Litij-ionske baterije so glede na to, koliko električnega naboja lahko zadržujejo in koliko ciklov polnjenja in praznjenja prenesejo, skromnih dimenzij. To pomeni, da so vsi sestavni deli nagneteni na majhnem prostoru in pod razmeroma velikim tlakom. Med posameznimi celicami v bateriji zaradi skrčenih dimenzij ni debelih sten. Ko gre kaj narobe, se hitro poškodujejo.
Kaj pa lahko gre narobe?
Baterija se preveč segreje. To se lahko zgodi, če se dotakneta elektrodi ali pa če napravo predolgo pustimo izpostavljeno viru toplote, na primer na soncu. Elektrolit, ki že tako ni najbolj stabilna snov, praviloma je zelo hlapen, lahko ob segrevanju reagira z drugimi materiali v bateriji in tvori pline, ki ustvarjajo še več toplote.
Sproži se vse hitrejša verižna reakcija, ki se lahko konča v razpoki v ohišju baterije, saj tlak znotraj nje preveč naraste. V najslabšem primeru lahko pride tudi do eksplozije in če prosti delci zelo nestabilnega čistega litija reagirajo z vodo v zraku, do ognja.
Poglejte, kaj se zgodi, ko pride litij v stik z vodo:
View post on imgur.com
Baterija se napolni preveč. Sodobne litij-ionske baterije imajo mehanizme, ki to preprečujejo. Strah, da vam bo telefon, ki ga polnite čez noč in je maksimalno napolnjenost dosegel že po dveh urah, zakuril stanovanje, je v večini primerov odveč. A če pride do okvare električnega vezja, ki nadzoruje polnjenje baterije, se lahko zgodi, da se na anodi začne nabirati preveč litijevih ionov.
S tem lahko med polnjenjem pride do okvare baterije ali celo do kratkega stika, ki lahko vodi do plamenov.
Baterija se napolni prehitro. Tudi hitro polnjenje baterije, če je izvedeno preveč na silo (s prevelikim električnim tokom), lahko povzroči kratek stik. Litijevi ioni med polnjenjem namreč iščejo ustrezen prostor v anodi. Če jih premočan tok tja sili prehitro, se bodo najprej začeli nalagati nanjo, nato pa še na druge ione in ustvarili depozite, kristale litija, ki se jim reče dendridi. Ti pa lahko znotraj baterije povzročijo kratek stik.
Baterija se fizično poškoduje. Če pride do preboja baterijske stene, hlapljivi elektrolit in litij takoj reagirata z zrakom. Pogosto se bo začelo kaditi, baterija pa se lahko tudi vname ali celo eksplodira.
Kaj se lahko zgodi, če presekamo litij-ionsko baterijo ("dober" del se začne na 0:48):
Kaj lahko storimo, da bi preprečili baterijski ognjemet?
- Naprav, v katerih so litij-ionske baterije - pametnih telefonov, prenosnih računalnikov, tablic - ne izpostavljamo toploti.
- S sabo ne nosimo ali na enem mestu spravljamo več litij-ionskih baterij. V primeru, da gre ena po gobe in začne goreti, temu nočemo izpostavljati še drugih.
- Z napravami, ki omogočajo hitro polnjenje baterij, vedno uporabljajmo originalni polnilec. Nekatere so namreč občutljive tudi na to.
- Iztrošenih ali odpadnih baterij ne mečemo po tleh ali prebadamo z ostrimi predmeti. Prav tako jih ne vržemo med gospodinjske odpadke, temveč jih nesemo na eno od mest prodaje elektronskih naprav, kjer pogosto organizirajo zbiranje takšnih baterij. Med njimi so tudi Telekomovi centri po vsej Sloveniji.
