На этой неделе всех взволновала неожиданная новость: с 1 апреля 2016 года Международная организация гражданской авиации (ИКАО) запрещает провозить в пассажирских самолетах литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы, опасаясь их возможного воспламенения. Пользователи тут же начали обсуждать, как же можно не брать с собой смартфоны и ноутбуки (эти устройства традиционно “живут” на литий-ионных  батареях). Но паника была преждевременной — запрет касался лишь транспортировки большого количества таких аккумуляторов в грузовых отсеках пассажирских самолетов. Однако автор Innogest задумался, что все же заставляет литий-ионные батареи загораться, и велика ли вероятность того, что ваш смартфон однажды ни с того ни с сего взорвется у вас в кармане?

Где пожар?

Если вас уже успели напугать все эти истории о воспламеняющихся телефонах, то мы вас сразу успокоим: вероятность того, что батарея в смартфоне сама по себе загорится или взорвется, ничтожна. Но все же она не нулевая — такие случаи бывали, о чем писали СМИ, а производителям электроники даже приходилось отзывать огромные партии своих товаров. Так, в 2006 году из-за нескольких инцидентов с экстремальным перегревом батарей многие крупные компании (Apple, HP, Toshiba, Lenovo, Dell) были вынуждены отзывать из магазинов свои ноутбуки. Только Apple тогда отозвала 1,8 млн устройств.

Вести о взрывах ноутбуков или смартфонов, к сожалению, тоже приходят. Но многие такие случаи объединяет одно: взорвавшийся девайс оказывался дешевым устройством, купленным без какой-либо гарантии. По мнению экспертов, именно низкое качество изготовления батареи является главным фактором, влияющим на ее пожароопасность.

К примеру, с проблемой перегрева батарей регулярно сталкиваются пользователи электронных сигарет или, как еще называют эти девайсы, “вейпов”. Для работы вейпы обычно используют внешние аккумуляторы с довольно большой энергоемкостью, среди которых немало дешевых экземпляров сомнительного происхождения. Причем страна-производитель не играет особой роли, а вот на бренд и цену стоит обратить внимание. Во-первых, известные компании контролируют качество поставляемой продукции. А во-вторых, покупая совсем дешевое устройство, стоит задуматься, что за эти деньги может быть “упаковано” внутрь.

На пожароопасность, помимо низкого качества батарей, влияет и еще один фактор — частое физическое воздействие. Литий-ионный аккумулятор представляет собой устройство, в котором спрятаны химические элементы, и любое нарушение структуры может привести к неправильной работе, перегреву и, как следствие,  возгоранию.

Счастливых обладателей автомобилей Tesla эта проблема также не обошла стороной. Электрокары тоже ездят благодаря литий-ионным батареям, которые ничем не отличаются от тех, что стоят в вашем ноутбуке. Вся разница лишь в количестве. Если в переносном компьютере обычно установлено до 6 литий-ионных элементов, то в Tesla Model S их более 7 000. И хотя каждый из элементов изолирован от своих соседей — как раз чтобы избежать цепной реакции при возгорании одного из них — это может не спасти водителя от взрыва при аварии.

Используются литий-ионные батареи и в более крупном транспорте. К примеру, именно они установлены в самолете Boeing 787 Dreamliner — последней разработке знаменитого производителя пассажирских самолетов. И именно они стали причиной приостановки полетов этого самолета в 2013 году, когда одна из батарей японского лайнера загорелась, пока тот стоял в аэропорту. Позже конструкторы решили проблему и подобные инциденты больше не повторялись, но, как говорится, осадок все равно остался.

Почему Li-ion аккумуляторы воспламеняются

Если предельно упростить устройство литий-ионной или любой другой батареи, то в ней можно выделить четыре основных составляющих:

  • анод — отрицательный электрод аккумулятора.
  • катод — положительный электрод аккумулятора.
  • электролит — жидкость, через которую положительно заряженные ионы текут от анода к катоду (при разрядке — в обратном направлении), накапливая заряд аккумулятора.
  • сепаратор — пластина, разделяющая анод и катод и предотвращающая контакт между электродами, который вызывает короткое замыкание батареи, являющееся  причиной перегрева и возгорания аккумуляторов.

При коротком замыкании возникает тепловой разгон аккумулятора. Суть этого процесса заключается в положительной обратной связи — нагрев ячейки аккумулятора заставляет ее разрушаться быстрее, что еще больше повышает температуру батареи, и так по нарастающей.

Но несмотря на потенциальную пожароопасность, реальные случаи возгорания литий-ионных батарей статистически все же очень редки — единицы на миллиарды нормально функционирующих аккумуляторов. Ответственные производители следят за надежностью своих батарей, а правильная эксплуатация исключает риск перегрева качественно сделанного аккумулятора.

Литий-ионные аккумуляторы ни в коем случае нельзя перезаряжать, то есть заряжать их слишком долго. Обычно в устройствах за этим следит электроника, отключая зарядку в нужный момент. Но если вы решите зарядить аккумулятор напрямую, в обход электроники, и переусердствуете, то это моментально его уничтожит с самыми плачевными последствиями.

ВИДЕО: Что будет, если перезарядить литий-ионный аккумулятор

Исправность зарядного устройства — важный фактор. То же касается и целостности самого аккумулятора. Нельзя пользоваться поврежденными аккумуляторами. Если смартфон пережил суровое падение, но чудесным образом выжил, обязательно проверьте батарейку, а еще лучше — просто замените на новую. Причем делайте это в лицензированном сервисном центре. Заплатить за услугу придется больше, но вы избежите риска обзавестись аккумулятором сомнительного качества.

Вывести из строя батарею и заставить ее неправильно работать может и чрезмерная температура окружающей устройство среды. При этом, выяснили ученые, батареи низкого качества взрываются уже при температуре в 250ºC, в то время как качественные и надежные аккумуляторы сдаются на 1000ºC (при такой температуре, к примеру, горят сухие дрова).

Чем заменить литий-ионные батареи

Можно ли исключить вероятность перегрева литий-ионной батареи и защитить ее от возгорания или взрыва? Теоретически можно. Для этого нужна технология, прерывающая работу батареи при достижении критической температуры. Это может не спасти литий-ионный аккумулятор от возгорания при физическом воздействии, но убережет его от короткого замыкания при неправильной эксплуатации. Об одной из подобных технологий, которая может занять свое место в производстве батарей уже в ближайшем будущем, мы писали ранее.

Может, стоит вообще отказаться от литий-ионных аккумуляторов? Что ж, стоит признать, что литий-ионные аккумуляторы отстали в развитии от других компонентов современных гаджетов и не соответствуют запросам современности. Удивительно, но за прошедшие 15-20 лет они практически не изменились. К примеру, батарея последнего iPhone всего в два раза более энергоемкая, чем у “кирпича” Nokia начала “нулевых”, а его потребность в энергии в разы больше. Вот почему он “умирает” уже к вечеру, и ему на помощь приходят внешние аккумуляторы, которые сегодня пользуются устойчивым спросом.

Однако заменить литий-ионные батареи пока нечем. Существует немало перспективных технологий аккумуляторов следующего поколения, корпорации и бизнесмены вкладывают в их разработку миллиарды долларов, но факт в том, что ни одна из них пока даже близко не подобралась к внедрению в массовое производство. Пока все они находятся на уровне концепта или разработки. О наиболее интересных вариантах батарей, которые могут прийти на смену литий-ионным аккумуляторам в будущем, Innogest рассказывал в своих публикациях.

Массажер для глаз