Литий-ионные аккумуляторы Они питают многие наши повседневные устройства, от ноутбуков и телефонов до электромобилей. Однако по мере старения и деградации эти батареи становятся все более восприимчивыми к отказам, таким как тепловой разрыв, который может привести к возгоранию. Так могут ли старые литиевые батареи легко воспламениться?
Легко ли сгорают старые литиевые батареи?
Короткий ответ: да, старые литиевые батареи могут представлять повышенный риск возгорания.
По мере того как литий-ионные батареи проходят циклы заряда/разряда в течение месяцев и лет, внутри них происходят изменения, которые снижают их стабильность:
- Жидкость электролита, обеспечивающая поток ионов лития, со временем постепенно разрушается. Начинают образовываться примеси, которые могут помешать нормальному функционированию.
- Электроды, такие как анод и катод, подвергаются медленной коррозии. Это приводит к нарушению структурной целостности, вызывая короткое замыкание.
- Мембрана-сепаратор, удерживающая анод и катод от соприкосновения, также медленно разрушается. Если она выходит из строя, в батарее происходит короткое замыкание.
Все эти механизмы старения в совокупности делают более вероятными инциденты с тепловым выбегом в старых батареях:
Что такое тепловой побег?
Термическая разрядка - это опасная петля обратной связи внутри выходящих из строя батарей.
Из-за таких факторов, как внутренние замыкания, коррозия и т. д., батарея начинает перегреваться в одном месте. Затем тепло распространяется на соседние участки.
Ранее нормальные участки батареи также начинают перегреваться из-за распространяющегося тепла. Это приводит к еще большему повреждению батареи и еще большему выделению тепла.
Если не контролировать этот цикл, он продолжается до тех пор, пока вся батарея не будет израсходована в ходе реакции. Такой неконтролируемый нагрев приводит к пожару и даже взрыву.
Таким образом, старые литиевые батареи с уже существующими дефектами подвержены повышенному риску перехода в тепловой режим из-за ослабления их внутренней структуры.
Признаки старения литиевой батареи, склонной к выходу из строя
По мере деградации литиевых батарей на них появляются общие признаки, которые служат предупреждением о возможном перегреве:
1. Сокращение времени работы и производительности
Совершенно новые литиевые батареи работают в течение всего номинального времени работы при полном заряде. Однако по мере старения их емкость продолжает уменьшаться.
Вы заметите, что ваше устройство разряжается гораздо быстрее, даже если индикатор батареи показывает полный заряд. Такая потеря емкости связана с постепенным выходом из строя внутренних компонентов батареи.
2. Длительное время зарядки
Наряду с более быстрыми циклами разрядки, стареющие литиевые батареи также начинают дольше заряжаться.
Зарядка литий-ионных элементов - это тонкий процесс балансировки. Зарядное устройство должно максимально увеличить емкость, избегая при этом повреждения от перезаряда.
В старых элементах повышенное внутреннее сопротивление замедляет процесс зарядки. Если старение также приводит к дефектам электродов, зарядка становится вялой.
Таким образом, необычно долгое время зарядки указывает на то, что батарея нуждается в замене.
3. Набухание и деформация
Компактная прямоугольная форма литиевых элементов обусловлена устойчивой электродной группой и прочным внешним корпусом.
Однако коррозия и накопление примесей со временем приводят к увеличению внутреннего объема. Это приводит к расширению корпуса, вызывая видимые деформации.
Если вы заметили, что батарейный блок слегка давит на корпус устройства, проверьте его как можно скорее, пока не возникли тепловые проблемы.
Лучшие практики: Безопасное использование и зарядка устаревших аккумуляторов
Хотя по мере старения литиевых элементов невозможно полностью избежать их выхода из строя, вы можете принять меры, чтобы минимизировать риск возгорания:
1. Следуйте рекомендациям производителя
Авторитетные производители аккумуляторов проводят всесторонние испытания, чтобы сформулировать рекомендации по использованию. Соблюдение рекомендованных ими процедур зарядки/эксплуатации гарантирует, что вы останетесь в безопасной рабочей зоне.
Соблюдайте все ограничения по напряжению заряда, максимальной потребляемой мощности устройства и рабочей температуре. Соблюдение этих ограничений сводит к минимуму случаи перегрева.
2. Заряд на невоспламеняющейся поверхности
Лучше всего заряжать литиевые батареи на невоспламеняющихся поверхностях, таких как гранит кухонные столешницы. Это предотвращает распространение пожара в случае выхода из строя неисправной батареи.
Также убедитесь, что во время зарядки рядом не находятся легковоспламеняющиеся материалы.
3. Прекратите использование при появлении признаков неисправности
Немедленно прекратите использование литиевого аккумулятора, на котором наблюдаются вздутие, скачки температуры, ненормальный разряд или другие аномалии.
Такое поведение часто предшествует катастрофическим отказам. Утилизируйте такие элементы в соответствии с правилами утилизации батарей в вашей стране.
Не пытайтесь оживить вышедшие из строя батареи, так как это значительно увеличивает риск возгорания. Вместо этого покупайте запасные элементы/устройства.
4. Не оставляйте батареи разряженными
Хотя поддержание заряда литиевых элементов на уровне 100% также ускоряет старение, противоположная крайность (заряд 0%) также может быть опасной.
Разряженные элементы имеют тенденцию накапливать внутри металлические литиевые отложения, которые очень нестабильны. Не оставляйте литиевые батареи полностью разряженными надолго.
Заключение
Таким образом, старые и деградировавшие литий-ионные батареи представляют собой значительно более серьезную проблему с точки зрения пожарной безопасности по сравнению со свежими элементами.
Такие распространенные механизмы отказа, как высыхание электролита и коррозия металла, со временем увеличивают нестабильность. Это увеличивает риск неконтролируемого нагрева, т.е. теплового разбега.
Тем не менее, пользователи могут снизить риск возгорания литиевых батарей, соблюдая рекомендации по эксплуатации, минимизируя уровни заряда/экстремальные условия окружающей среды и удаляя элементы при первых признаках отклонений от нормы.
Поэтому будьте бдительны, наблюдая за процессом старения батареи в ваших устройствах. И заменяйте элементы, в которых наблюдаются странные электрические/физические изменения, как можно скорее, пока вы не получили неисправную батарею, склонную к возгоранию!
