Akumulatory litowo-jonowe zasilają wiele naszych codziennych urządzeń, od laptopów i telefonów po pojazdy elektryczne. Jednak wraz ze starzeniem się i degradacją tych baterii, stają się one bardziej podatne na awarie, takie jak niekontrolowany wzrost temperatury, który może prowadzić do pożaru. Czy stare baterie litowe łatwo się palą?
Czy stare baterie litowe łatwo się palą?
Krótka odpowiedź brzmi: tak - stare baterie litowe mogą stwarzać większe ryzyko pożaru.
Gdy akumulatory litowo-jonowe przechodzą przez cykle ładowania/rozładowania w ciągu miesięcy i lat, zachodzą w nich zmiany, które zmniejszają ich stabilność:
- Ciecz elektrolitowa, która umożliwia przepływ jonów litu, z czasem ulega powolnej degradacji. Zaczynają tworzyć się zanieczyszczenia, które mogą zakłócać prawidłowe działanie.
- Elektrody takie jak anoda i katoda ulegają powolnej korozji. Prowadzi to do uszkodzenia integralności strukturalnej, powodując zwarcia elektryczne.
- Membrana separatora, która zapobiega stykaniu się anody i katody, również ulega powolnemu rozkładowi. Jeśli to się nie powiedzie, bateria ulegnie zwarciu.
Wszystkie te mechanizmy starzenia łączą się, aby zwiększyć prawdopodobieństwo wystąpienia niekontrolowanego wzrostu temperatury w starszych akumulatorach:
Czym jest ucieczka termiczna?
Rozbieg termiczny odnosi się do niebezpiecznej pętli sprzężenia zwrotnego wewnątrz uszkodzonych akumulatorów.
Z powodu czynników takich jak wewnętrzne zwarcia, korozja itp. akumulator zaczyna się przegrzewać w jednym miejscu. Ciepło to rozprzestrzenia się następnie na sąsiednie obszary.
Wcześniej normalne obszary akumulatora również zaczynają się przegrzewać z powodu rozprzestrzeniającego się ciepła. Powoduje to jeszcze większe uszkodzenie baterii i większe wydzielanie ciepła.
Pozostawiony bez kontroli, powyższy cykl trwa do momentu, gdy cała bateria zostanie zużyta w reakcji. Takie niekontrolowane nagrzewanie prowadzi do pożaru, a nawet wybuchu.
W związku z tym starzejące się baterie litowe z istniejącymi wcześniej wadami są bardziej narażone na niekontrolowany wzrost temperatury ze względu na osłabioną strukturę wewnętrzną.
Oznaki starzenia się baterii litowej podatnej na awarie
Gdy baterie litowe ulegają degradacji, pojawiają się na nich typowe oznaki, które działają jako ostrzeżenia przed możliwym przegrzaniem:
1. Skrócony czas działania i pojemność
Zupełnie nowe baterie litowe działają przez pełny znamionowy czas pracy, gdy są w pełni naładowane. Jednak wraz z wiekiem ich pojemność maleje.
Zauważysz, że twoje urządzenie wyczerpuje się znacznie szybciej, nawet jeśli wskaźnik baterii pokazuje pełne naładowanie. Ta utrata pojemności jest spowodowana stopniową awarią wewnętrznych komponentów baterii.
2. Dłuższy czas ładowania
Wraz z szybszymi cyklami rozładowania, starzejące się baterie litowe zaczynają również potrzebować więcej czasu na pełne naładowanie.
Ładowanie ogniw litowo-jonowych to delikatna sztuka balansowania. Ładowarka musi zmaksymalizować pojemność przy jednoczesnym uniknięciu uszkodzeń spowodowanych przeładowaniem.
W starszych ogniwach wyższa rezystancja wewnętrzna spowalnia proces ładowania. Jeśli starzenie się powoduje również wady elektrod, ładowanie staje się powolne.
Niezwykle długi czas ładowania wskazuje więc na konieczność wymiany baterii.
3. Obrzęk i deformacja
Kompaktowy, prostokątny kształt ogniw litowych wynika ze stabilnego stosu elektrod i mocnej obudowy zewnętrznej.
Jednak korozja i nagromadzenie zanieczyszczeń z czasem prowadzi do wewnętrznego zwiększenia objętości. To z kolei rozszerza się na obudowę, powodując widoczne zniekształcenia.
Jeśli zauważysz, że akumulator lekko naciska na obudowę urządzenia, sprawdź go jak najszybciej, zanim pojawią się problemy termiczne.
Najlepsze praktyki: Bezpieczne używanie i ładowanie starzejących się akumulatorów
Chociaż nigdy nie można w pełni uniknąć awarii baterii w miarę starzenia się ogniw litowych, można podjąć kroki w celu zminimalizowania ryzyka pożaru:
1. Postępuj zgodnie z zaleceniami producenta
Renomowani producenci akumulatorów przeprowadzają szeroko zakrojone testy w celu sformułowania wytycznych dotyczących użytkowania. Przestrzeganie zalecanych przez nich procedur ładowania/eksploatacji zapewnia pozostanie w bezpiecznej strefie działania.
Należy przestrzegać wszystkich limitów dotyczących napięcia ładowania, maksymalnego poboru mocy urządzenia i temperatur roboczych. Przestrzeganie tych limitów minimalizuje ryzyko przegrzania.
2. Ładunek na niepalnej powierzchni
Najlepszą praktyką jest ładowanie baterii litowych na niepalnych powierzchniach, takich jak granit blaty kuchenne. Zapobiega to rozprzestrzenianiu się ognia w przypadku awarii wadliwej baterii.
Upewnij się również, że podczas ładowania nie umieszczasz w pobliżu żadnych łatwopalnych materiałów.
3. Zaprzestać użytkowania, jeśli pojawią się oznaki awarii
Należy natychmiast zaprzestać używania baterii litowej, która wykazuje obrzęk, skoki temperatury, nieprawidłowe rozładowanie lub inne anomalie.
Takie zachowania często poprzedzają katastrofalne awarie. Takie ogniwa należy bezpiecznie wycofać z użytku zgodnie z przepisami dotyczącymi recyklingu akumulatorów obowiązującymi w danym kraju.
Nie próbuj naprawiać uszkodzonych baterii, ponieważ znacznie zwiększa to ryzyko pożaru. Zamiast tego kupuj zamienne ogniwa/urządzenia.
4. Nie pozostawiaj rozładowanych baterii
Podczas gdy utrzymywanie ogniw litowych na poziomie naładowania 100% również przyspiesza starzenie, przeciwna skrajność (naładowanie 0%) również może być niebezpieczna.
Rozładowane ogniwa mają tendencję do gromadzenia wewnątrz metalicznych osadów litu, które są bardzo niestabilne. Należy unikać pozostawiania baterii litowych całkowicie rozładowanych przez zbyt długi czas.
Wnioski
Podsumowując, starzejące się i zdegradowane akumulatory litowo-jonowe stwarzają znacznie większe zagrożenie pożarowe w porównaniu ze świeżymi ogniwami.
Typowe mechanizmy awarii, takie jak wysychanie elektrolitu i korozja metalu, zwiększają niestabilność w czasie. Zwiększa to ryzyko niekontrolowanego nagrzewania, tj. wybiegu termicznego.
Użytkownicy mogą jednak zarządzać ryzykiem pożaru baterii litowej, postępując zgodnie z wytycznymi dotyczącymi użytkowania, minimalizując poziomy naładowania / ekstremalne warunki środowiskowe i wycofując ogniwa przy pierwszych oznakach nieprawidłowości.
Należy więc zwracać uwagę na starzenie się baterii w swoich urządzeniach. I jak najszybciej wymieniaj ogniwa wykazujące dziwne zmiany elektryczne/fizyczne, zanim skończysz z uszkodzoną baterią podatną na spalenie!
