Как и почему взрываются телефоны?

В июле прошлого года Киммо Пиилола (Kimmo Piilola) заменил аккумулятор своего телефона марки Samsung. Сделал он это в авторизованном сервисном центре производителя, в городе Порвоо. В тот же вечер его новый аккумулятор взорвался – причем настолько сильно, что обгорел деревянный пол, на который упал телефон. «Комната заполнилась дымом за несколько минут», — говорит Киммо Пиилола.

Вот так бывает. Так почему же взрываются телефоны ?

Современное общество в подавляющем большинстве случаев зависит от потребляемой мощности, в том числе и от вариантов, когда энергия расходуется «на лету». Аккумуляторные батареи на основе литий-ионной технологии были большой частью мобильной революции, и они все больше и чаще появляются в автомобилях и даже самолетах. Таким образом, это означает, что современные источники питания абсолютно безопасны, не так ли? На самом деле Boeing 787 доказывает, что литий-ионные батареи по-прежнему могут взрываться от случая к случаю, так же как и инциденты когда телефонные аккумуляторы загораются прямо в руках у пользователей. Почему же эта важная проблема до сих пор не решена?

Технология производства батарей была проверена и обкатана годами, однако никаких невероятных прорывов в технологии с тех пор не происходило. Вместо этого, мы видим те же аккумуляторы, которые имеют различные размеры и формы, при этом производитель старается сделать как можно меньший размер, при увеличенной емкости. С одной стороны, такой подход делает батареи наиболее производительными, хотя с другой стороны, именно этот подход увеличивает риск выхода аккумулятора из строя, когда что-то идет не так.

Стандартные условия использования аккумуляторов: температура окружающей среды до 60 градусов Цельсия, без каких-либо дополнительных термо- и/или механических воздействий. Эти идеальные условия обеспечат максимальный срок службы аккумулятора и оградят вас от неприятных сюрпризов.

В то же время, батарея не должна находиться в сжатом пространстве, возле источников огня или высокой температуры, в процессе использования, батарея не должна подвергаться физической деформации, прокалываться, или даже просверливаться. Потому что, даже один из этих моментов, может спровоцировать взрыв аккумулятора.

Если аккумулятор сильно нагревается — электролит может загореться. Есть много видео и фотографий в интернете, которые показывают насколько это серьезно.

Батарея обычно загорается из-за короткого замыкания внутри. Есть разделитель, который отделяет положительный и отрицательный электроды. Если в этом слое происходит разрыв и электроды соприкасаются, батарея очень быстро будет нагреваться. Возможно вы испытывали такой эффект когда у вас в кармане была 9 вольтовая батарея с монетками. Монетка соединяет контакты и батарея сильно нагревается.

Li-ion батареи очень энергоемкие и из-за проблем в сепараторе они очень сильно нагреваются. Это приводит к возгоранию электролита. Как только одна из ячеек горит, остальные с легкостью вспыхивают.

Если технология производства была нарушена, или появился брак, батарея легко может перегреться, в результате чего её внутренние ячейки разрушаются по цепной реакции. Такой процесс называется «тепловым убеганием», и именно он является причиной большинства «взрывов» аккумуляторов, или, что менее опасно, резкого «вспухания» батареи. Дефект может быть вызван простым коротким замыканием, или изъяном в конструкции, что в итоге неправильно изолирует отдельные ячейки от нагревания соседних.

Любой Литий-ионный аккумулятор имеет потенциал возгорания, это является результатом его химического состава. Литий используется в аккумуляторных батареях в качестве анода, поскольку он имеет чрезвычайно высокий электрохимический потенциал. Другими словами, литий-ионный переход к электроду производит очень много энергии. Низкий атомный вес лития также является полезным фактором в снижении массы батареи.

В то время как литий является наиболее эффективным для производства батарей высокой емкости, эти же самые свойства придают ему высокую реакционную способность и высокую склонность к проявлению эффекта «теплового убегания». Литий является щелочным металлом, наряду с натрием, калием, и остальной частью первой группы периодической таблицы. Данные элементы не только легко воспламеняются, но так же являются настолько реактивными, что добавление нескольких граммов вещества в емкость с водой, может привести к взрыву. Поэтому, когда Литий-ионный аккумулятор начинает перегреваться, присутствующий в нем литий может ускорить распад других ячеек.

Стоить заметить, что возгорание аккумуляторов очень редкое явление. Всего лишь несколько случаев были освещены в СМИ.