Kā deg Li-Ion akumulatori?
28. septembris, 2016 pl. 18:08,
Nav komentāru
Li baterijas aizvien plašāk ienāk mūsu sadzīvē. Tās
strauji kļūst lētākas, tāpēc tiek izmantotas jaunās un jaunās ierīcēs,
kurās vēl nesen likām AA vai AAA tipa "pirkstiņus". Piemēram, Ķīnas
tirdzniecības platformā Aliexpress nopērkamie piknika radiouztvērēji
gandrīz visi darbojas no iebūvētām Li baterijām. Tomēr šiem enerģijas
avotiem piemīt tāds niķis kā uzsprāgt un uzliesmot. Aizvakar
uzliesmojuša Samsung planšetdatora dēļ Mančesterā nācās avārijas kārtībā
nosēdināt
Delta Airlines pasažieru lidmašīnu. Sižets pavisam vienkāršs: planšete
aizkrita starp krēsla sēdekli un atzveltni. Pasažieris, kurš to
nepamanīja, centās atzveltni nolaist, un ielauza ierīci. Ar to pietika,
lai krēsls sāktu degt.
Kā konstruēts Li-Ion akumulators?
Pirmajā acu uzmetienā konstrukcija neko neatšķiras no parasta kondensatora. Rullītī sarullētas alumīnija un vara folijas; tikpat labi tās var būt atsevišķas plāksnītes. Starp folijām atrodas porains polimēru separators, kurš piesūcināts ar organisku litija sāļu šķīdumu.
Pirmajā lādēšanas reizē rūpnīcā uz elektrodiem izveidojas īpašs strāvu vadošs aizsargslānis SEI, kurš aizsargā elektrodus no saskares ar elektrolītu. Tā izveidošanās kvalitātei ir izšķiroša nozīme. Bez tam nozīme ir tam, kā piegrieztas anoda un katoda plāksnes, vai starp tām nevar iekļūt metāla daļiņas utt.
Kā deg Li akumulators?
Ja akumulatorā izveidojies īssavienojums, notiek sekojoša ķēdes reakcija:
1. Vispirms paaugstinās baterijas temperatūra. Kad sasniegti 70-90 grādi, anoda SEI slānis sabrūk un litija kristāli, kas iebūvēti anodā, sāk mijiedarboties ar elektrolītu. Izdalās gaistošie ogļūdeņraži: metāns, etāns, etilēns u.c. Vēl nekas nenotiek, jo sistēmā nav skābekļa.
2. Tā kā reakcija ar elektrolītu ir eksotermiska, temperatūra turpina celties. Pie 180-200 grādiem katoda materiāls, kas parasti ir no amfotēro metālu oksīda ar iestrādātiem Li kristāliem, sāk izdalīt skābekli.
3. Sākas spontāna degšana, kas palielina temperatūru līdz 200-300 grādiem, un sāk sadalīties elektrolīts ar papildus siltuma izdalīšanos.
4. Kā pēdējais deg grafīts, un pie 660 grādiem sāk kust alumīnija detaļas.
5. Maksimālā temperatūra nepārsniedz 900 grādus, jo vairāk tur nav kam degt.
Kā tas izskatās praksē?
Un tāpēc nekad nemēģiniet izjaukt litija baterijas!
Ko darīt, lai nenodegtu?
Ja gadīsies Li-Ion baterija ar ražotāja defektu (kā Samsung Galaxy Note 7) - atliek cerēt, ka nekas nenotiks. Pašiem gan vajadzētu izvairīties no akumulatoru lauzīšanas un citādas "fiziskas iespaidošanas". Bīstamas ir arī rotaļas ar lādēšanu. Daži "meistari" sagādā jaudīgus lādētājus un cenšas tam nepiemērotu bateriju pielādēt desmit minūtēs. Bīstama var būt arī pārlādēšana (spriegums uz spailēm pārsniedz 4.2 V), kā arī izlāde līdz nullei. Pats par sevi saprotams, ka arī ļoti augstas temperatūras Li akumulatoram nepatīk. Baterijas jālādē istabas temperatūrā ar ražotāja noteikto uzlādes strāvu (parasti 0.3C - 0.5C, kur C ir baterijas energoietilpība). Tātad 2000 mAh aķim tie būs 600 - 1000 mA - nekas slikts nenotiks un baterija kalpos gadiem.
Iedvesmas avots