¿Por qué explotan las pilas 18650?

Las baterías de iones de litio 18650 alimentan muchos de nuestros dispositivos actuales, desde ordenadores portátiles y coches eléctricos hasta equipos médicos. Sin embargo, pueden ser peligrosas si se manipulan de forma inadecuada. En esta completa guía, como profesional Fabricante de baterías 18650explico las causas de las explosiones de las pilas 18650 y cómo evitarlas.

Baterías de iones de litio 18650

18650 hace referencia al tamaño de estas pilas cilíndricas: tienen 18 mm de diámetro y 65 mm de altura. Los números 18-650 les dan su nombre. Estas baterías tienen mayor densidad energética que las tecnologías de baterías más antiguas, además de la capacidad de recargarse cientos de veces. Esta combinación de portabilidad y larga duración ha propiciado la rápida adopción de las pilas de iones de litio 18650 en muchos sectores.

Usos comunes de los 18650:

• Baterías para portátiles
• Linternas y faros LED
• Bicicletas eléctricas
• Herramientas eléctricas como taladros
• Coches eléctricos como los Teslas
• Dispositivos de vapeo
• Bancos de baterías solares
• Sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS)

Con tantas pilas de litio en uso hoy en día, la seguridad es primordial. Palabras clave de LSI En las condiciones adecuadas, estas pilas pueden incendiarse o incluso explotar.

¿Por qué explotan las pilas de litio 18650?

Los reactivos del interior de una batería de iones de litio son inflamables. El electrolito es un disolvente líquido volátil que permite que los iones de litio fluyan entre los electrodos. El cátodo y el ánodo están separados por una película de plástico poroso llamada separador.

Si el separador se rompe o la batería sufre un cortocircuito interno, puede producirse un fallo catastrófico por escape térmico:

1. Un cortocircuito interno provoca una descarga rápida e incontrolada.
2. El flujo masivo de corriente provoca un calentamiento interno.
3. Los disolventes electrolíticos se vaporizan, creando presión.
4. El separador de plástico poroso se funde.
5. El contacto directo entre cátodo y ánodo provoca más descarga.
6. Se produce un embalamiento térmico, la batería expulsa gases calientes y se incendia.

Esta reacción térmica en cadena es lo que provoca el riesgo de explosión en las baterías de iones de litio 18650.

Factores clave del desbordamiento térmico

Varias situaciones pueden provocar, de forma independiente o conjunta, el desbordamiento térmico de las pilas 18650:

Sobrecarga - La aplicación de un voltaje excesivo exacerba las reacciones químicas y la generación de calor en el interior de una batería de iones de litio. Esto acelera el desgaste de los componentes internos. Una sobrecarga prolongada acaba provocando un desbordamiento térmico.

Cortocircuito externo - Si algo conductor puentea externamente los terminales positivo y negativo, fluye una corriente masiva a través de la célula y se produce un calentamiento Joule intenso. Rápidamente se produce un desbordamiento térmico.

Cortocircuito interno - Los defectos de fabricación pueden dejar fragmentos metálicos microscópicos en el interior de una pila 18650. Las vibraciones y los golpes pueden hacer que estas partículas conductoras formen un puente entre el cátodo y el ánodo, creando un cortocircuito interno. A esto le sigue rápidamente el desbordamiento térmico, ya que la pila descarga toda su capacidad con gran rapidez.

Aplastamiento/punzamiento - Los daños mecánicos en la carcasa cilíndrica exponen las sustancias químicas reactivas del interior al aire y la humedad. Esto puede inflamar el electrolito o provocar un cortocircuito interno entre los electrodos.

Alta temperatura - Almacenar las baterías a más de 130°F acelera los mecanismos de degradación química que reducen el rendimiento y la vida útil. La exposición prolongada a altas temperaturas hace que los separadores se rompan con el tiempo. Esto acaba provocando cortocircuitos internos y fugas térmicas.

Descarga profunda - La descarga de pilas 18650 por debajo de 2,5 voltios por pila durante periodos prolongados provoca la disolución del cobre en el ánodo, lo que acaba provocando un cortocircuito. Esta disolución de cobre también forma dendritas de litio afiladas que pueden perforar los separadores. Estos efectos preparan el terreno para el desbocamiento térmico durante la recarga.

Mala ventilación - Las pilas cilíndricas de iones de litio requieren dispositivos de interrupción térmica y de corriente para mitigar el desbordamiento térmico. Si la presión interna supera los límites de la carcasa, los gases también deben ventilarse de forma segura. Las baterías 18650 sin suficientes mecanismos de seguridad y ventilación plantean riesgos de explosión.

Edad/desgaste - Todas las células de iones de litio se degradan con el paso del tiempo debido al envejecimiento natural y a las repetidas cargas y descargas. Este desgaste se manifiesta a través de la pérdida de capacidad y el aumento de la resistencia interna. Ambos efectos generan más calor durante el uso, mientras que los separadores envejecidos se vuelven más frágiles. Esta combinación aumenta la probabilidad de desbocamiento térmico en las baterías 18650 antiguas.

En resumen, las baterías de iones de litio 18650 contienen productos químicos altamente reactivos propensos a reacciones térmicas en cadena cuando se dañan o se manipulan incorrectamente. Múltiples factores independientes pueden desencadenar este peligroso proceso.

Prevención de explosiones de baterías de iones de litio 18650

Aunque el riesgo de explosión existe, las pilas de iones de litio 18650 fabricadas correctamente tienen una protección integrada para mitigar los peligros en condiciones normales de funcionamiento. Varias buenas prácticas también reducen los riesgos de seguridad:

Utilice pilas de calidad de fabricantes reputados - Las pilas bien diseñadas con protecciones redundantes tienen menos probabilidades de fallar incluso después de que los efectos del envejecimiento prolongado pasen factura. Utiliza pilas 18650 de marca de proveedores de confianza.

Manipular las células con cuidado - No aplaste, perfore ni desmonte una pila de litio 18650 bajo ninguna circunstancia. Evite dejar caer o golpear la pila. Cualquier daño mecánico aumenta el riesgo de explosión.

No recalentar - No almacene las pilas de litio donde la temperatura ambiente supere los 130°F. Nunca arroje las pilas al fuego. El sobrecalentamiento acelera el envejecimiento y puede desencadenar directamente un desbordamiento térmico.

No sobrecargue - Utilice un cargador de baterías inteligente que deje de suministrar corriente automáticamente cuando la célula 18650 alcance los 4,2 voltios. La sobrecarga sobrecarga los componentes internos y calienta la célula. La sobrecarga prolongada provoca explosiones.

No descargar en exceso - Utilizar una batería de iones de litio cuando su tensión cae muy por debajo de los 3 voltios por celda durante un tiempo prolongado daña su estructura interna. Recargar una célula muy descargada aumenta el riesgo de embalamiento térmico.

Evitar cortocircuitos - Evite cualquier cortocircuito externo entre los terminales positivo y negativo. Utilice fusibles u otro tipo de protección previa en cualquier aplicación de alta corriente. Los cortocircuitos provocan una acumulación extrema de calor en cuestión de segundos.

Supervisar el estado de carga - Cargue las baterías de iones de litio 18650 antes de que caigan por debajo del estado de carga 20% para evitar daños por descarga profunda. Tampoco deje las baterías a 4,2 voltios de carga completa durante períodos prolongados cuando no estén en uso para limitar los efectos del envejecimiento.

Manipule las pilas usadas con cuidado - La pérdida de capacidad y la elevada resistencia interna hacen que las pilas de iones de litio envejecidas se calienten más durante su uso. Es posible que ya no soporten velocidades de carga/descarga consideradas seguras cuando eran nuevas. La mayor probabilidad de fallo significa que debe cargar/utilizar las pilas 18650 viejas con precaución. O reciclarlas.

Siguiendo estas pautas, la mayoría de los problemas de seguridad de las baterías de litio pueden evitarse por completo. Aún se producen accidentes ocasionales con pilas defectuosas o una manipulación inadecuada. Pero la gran mayoría de las explosiones de 18650 son completamente evitables.

Lo esencial

Recuerde: las baterías de iones de litio son dispositivos de alta energía que contienen sustancias químicas volátiles propensas a reacciones en cadena incontroladas en determinadas condiciones adversas. Si bien esto permite las capacidades compactas, ligeras y recargables que disfrutamos en los gadgets modernos, también introduce consideraciones de seguridad no triviales a tener en cuenta durante el transporte, almacenamiento, uso y eliminación de las pilas 18650.

¿Qué precauciones tomas cuando utilizas pilas de litio? Házmelo saber en los comentarios.