مشكلة خطيرة في بطاريات Li-ion هي خطر حدوث انفجار في المواقف الحرجة. في هذا الصدد ، من المثير للاهتمام أن نفهم سبب حدوث ذلك وما هي الآثار المصاحبة له. من المهم أيضًا فهم ما يجب القيام به لتقليل مخاطر نشوب حريق لجهاز مزود بهذه البطارية (الصورة أدناه).
جوهر المشكلة
سيكون من الأسهل فهم سبب حدوث حريق إذا كان تصميم البطارية معروفًا. لنبدأ بحقيقة أن بطاريات Li-ion تحتوي على أنود وكاثود مع حاجز فاصل مسامي. عادة ما تستخدم المعادن من المجموعة الانتقالية مع أيونات الليثيوم المضمنة ككاثود. يتم تنفيذ وظيفة الأنود بواسطة الجرافيت.
تصنع إلكتروليتات البطاريات من هذه الفئة على أساس أملاح الليثيوم في المحلول. عندما يتم شحن البطارية لأول مرة أثناء الإنتاج ، يتم تكوين طبقة أيونية حرة (SEI) على الأنود. يحمي الحاجز الكيميائي الذي يشكلونه أقطاب البطارية من التلامس الخطير مع المنحل بالكهرباء.
في معظم الحالات المعروفة ، يحدث الاحتراق التلقائي بسبب ماس كهربائي عرضي في خلية البطارية.
قد يكون سبب ظهوره:
- قد يحدث تشوه ميكانيكي بعد سقوط الهاتف على الأرض أو الاصطدام بسطح صلب.
- عيوب في التصنيع.
- نمو التشعبات.
ترتبط الظاهرة الأخيرة بعمليات التفريغ السريع أو الشحن ، والتي بسببها لا تملك أيونات الليثيوم الوقت للاندماج في بلورات أنود الجرافيت. ونتيجة لذلك ، فإنها تنمو إلى حجم يؤدي إلى فشل الفاصل.
ملامح الاحتراق التلقائي
تؤدي ماس كهربائي داخل البطارية إلى تسخين مكوناتها ، وعند الوصول إلى 70-90 درجة ، يتم تدمير الحاجز الأيوني في منطقة الأنود. لهذا السبب ، يبدأ الليثيوم المتكامل في التلامس مع المنحل بالكهرباء ، مما يتسبب في إطلاق الغازات من مجموعة الهيدروكربونات (الميثان وما شابه). في وجود خليط متفجر ، يبقى المكون الرئيسي الضروري للاشتعال - الأكسجين.
يبدأ الخليط الناتج في الغليان داخل غلاف مغلق بإحكام ، مما يؤدي حتمًا إلى قفزة في درجة الحرارة والضغط فيه. عندما تصل التركيبة إلى حالة حرجة (زائد 180-200 درجة) ، تبدأ جسيمات الكاثود في دعم التفاعل مع تطور الأكسجين الوفير. ثم حدث انفجار ، مصحوبًا بارتفاع مفاجئ في درجة الحرارة (تصل إلى 300-600 درجة) وإطلاق حرارة وفيرة.
كيف تحمي نفسك من عملية التفجير
يوفر مصنعو البطاريات عدة مستويات من الحماية ضد التأثير غير السار وفقًا للمبدأ: كلما كان النموذج أقوى ، زادت هذه المستويات. يتضمن أحدها فاصلًا ، والذي يخلق حاجزًا لا يمكن التغلب عليه لتطوير التشعبات في قسم البطارية عند قفزة حادة في درجة الحرارة. ولكن في حالة حدوث عملية تشبه الانهيار الجليدي ، فلن يكون للفاصل وقت "للعمل" ؛ يذوب على الفور.
كما أن لديهم صمامات وصمامات خاصة لحماية البطاريات. سيتمكن المستخدم من تجنب التأثيرات غير السارة الموصوفة إذا تعامل مع جهازه بعناية (لا تسقطه وشحنه بشكل صحيح).