В июле 2007 года в Китае аппарат неизвестной марки взорвался в нагрудном кармане своего владельца и убил его. Да и сейчас, время от времени, в новостях проскакивают сведения: где-то загорелся или задымил очередной смартфон, или взорвалась батарея гироскутера. По каким причинам это происходит? Как избежать возгорания и что делать, если такая неприятность всё-таки случилась?
Как устроен аккумулятор?
Современная аккумуляторная батарея (АКБ) состоит из множества слоёв электрических проводников, спрессованных в «бутерброд». В каждом слое есть катод и анод. Катод — с положительно заряженными ионами, анод — с отрицательно заряженными.
Схема разряда Li-Ion аккумулятора
Когда аккумулятор заряжается, ионы лития переходят к аноду, а когда разряжается, они возвращаются обратно. Чтобы катоды и аноды, относящиеся к разным слоям «бутерброда», не вступили в реакцию, между ними имеется тонкий диэлектрик, толщиной около 20 микрометров (материал, не проводящий электрический ток). Если в любом из слоёв диэлектрик разрушить, начнётся цепная реакция — ионы пробегут короткой дорожкой, произойдёт замыкание, АКБ начнёт разогреваться и, в случае аккумуляторов Li-Ion, выделять из электролита горючий газ. Рано или поздно газ и высокая температура повредят корпус-оболочку батареи, и в реакцию вступит кислород, что привёдет к открытому возгоранию. А при худшем развитии ситуации — даже к быстрому горению, когда струя пламени похожа на взрыв.
Вздувшаяся батарея MacBook Pro
Где используются литиевые аккумуляторы?
К счастью или нет, они используются повсеместно. Благодаря тому, что этот тип аккумуляторов почти не имеет эффекта памяти и саморазряда, их можно встретить повсеместно. Аккумуляторы Li-Ion более энергоёмкие, но больше склонны к возгоранию. Они используются в электротранспорте и фонариках. В аккумуляторах Li-Pol электролит твёрдый или гелевый. Такие АКБ широко используются в смартфонах, ноутбуках и радиоуправляемых моделях. Они легче, более надёжны, но дороже в производстве и имеют меньший срок жизни. В случае с литий-полимерными батареями причиной возгорарания становятся ошибки при проектировании и нарушения технологии производства.
Почему же батареи возгораются?
Толщина диэлектрика современной АКБ в несколько раз тоньше обычного листа бумаги. Нарушить целостность столь тонкой прослойки крайне легко, и есть несколько способов это сделать.
Физический с прямым воздействием — аккумулятор достаточно согнуть или неудачно уронить. Естественно, ни один нормальный человек не станет умышленно портить гаджет. Но смартфоны могут сгибаться сами — например, если их положить в задний карман джинсов и неудачно сесть.
Результат теста давлением Samsung Galaxy Note7, проведённого сингапурской лабораторией Applied Energy Hub
Физический, но без участия человека — современные аккумуляторы зависимы от температуры. Они не любят ни жару, ни холод. Точнее, нормально работают в диапазоне от -20 до 60 °С, а заряжаются при 0-45 °С. На холоде они просто теряют заряд. А при значительном повышении температуры в аккумуляторах Li-Ion литий превращается в кристалл-дендриты (выглядят как игольчатое дерево), способные прорвать разделительный слой диэлектрика.
Формирование дендритов в Li-Ion аккумуляторах
Производственный — в процессе сборки батареи внутри может оказаться металлическая соринка. При небольшом давлении на аккумулятор она прорвёт один из слоев, активируя реакцию возгорания.
Вследствие некачественной пайки, заусенцы могут прорвать сепаратор в Li-Pol аккумуляторах и послужить причиной замыкания
От способа эксплуатации аккумулятора тоже зависит многое. Его нельзя заряжать под прямым солнечным светом. Или в условиях, когда невозможен нормальный теплоотвод (например, под подушкой). Или с дефектным зарядным устройством.
Есть ли альтернатива литий-ионам?
Были попытки сделать источники тока на водороде из воды, но они не получили распространения. Есть даже новый тип аккумуляторов, в которых решена проблема дендритов, но и в их основе тоже лежит литий-ион.
Между тем, несмотря на уменьшение техпроцессов, гаджеты становятся всё требовательнее к ёмкости АКБ, а физическое уменьшение толщины вынуждает разработчиков делать начинку батареи более плотной. Поэтому в ближайшее время нас, скорее всего, ничего принципиально нового не ждёт.
Что нужно делать, чтобы смартфон не взорвался?
- используйте сертифицированную зарядку;
- обеспечьте теплообмен: не накрывайте смартфон при зарядке;
- даже если смартфон не заряжается и бездействует, не оставляйте его под прямыми лучами солнца, например, под лобовым стеклом автомобиля;
- откажитесь от использования девайса, если он согнулся или батарея начала вздуваться;
- не играйте и не работайте в ресурсоёмких приложениях во время зарядки;
- если смартфон нагревается в области АКБ при отсутствии нагрузки или после окончании зарядки — обратитесь в сервисный центр.
А если всё же рвануло?
Сразу же отбросьте его подальше от себя! Только постарайтесь бросить в такое место, где нет горючих веществ. Не пытайтесь его тушить — аккумулятор горит и при крайне высоких температурах, а его пламя способно прожечь металл. Можно, конечно, засыпать песком, но всегда ли вы носите пару горстей у себя в кармане? Водой тушить не только бесполезно, но и опасно — она мгновенно превратится в пар, и обожжёт руки.
Автор текста: Арсен Симонян, 4pda.ru