Почему аккумуляторы взрываются
Почему аккумуляторы взрываются.
С точки зрения физики и химии основная причина взрывов литиевых аккумуляторов одна — короткое замыкание между катодом и анодом. Если это происходит, резкое повышение силы тока начинает разогревать батарею. При достижении температуры в 70-90° С расплавленный литий начинает реагировать с электролитом. При этом выделяются взрывоопасные соединения, но без доступа кислорода взрыва не происходит. Наилучшее решение в этом случае — как можно быстрее разломать корпус аккумулятора. Возгорания при этом не избежать, но это будет именно горение, а не взрыв. Но если батарея крепкая, температура быстро достигает 200° С — и материал катода начинает разлагаться с выделением кислорода. Ускоряет этот процесс термическое разложение электролита, начинающееся при этой же температуре. Именно наличие углеводородов, окислителя в виде кислорода и высокая температура — идеальные условия для взрыва. В зависимости от конструкции аппарата этот взрыв может либо сорвать крышку батарейного отсека, либо разнести в куски весь девайс. Второе предсказуемо сопровождается большими разрушениями и серьёзными травмами. В наихудших случаях температура внутри аккумулятора может достигать 660-900° С, когда в реакцию с оставшимся электролитом вступает графит и плавится алюминиевый токоприёмник.
Причины короткого замыкания могут быть разные. Первая — физическое воздействие на аккумулятор. При ударах и падениях смартфона анод и катод могут соприкоснуться, что и запустит цепочку необратимых реакций. Именно из-за этого и происходили возгорания батарей Samsung Galaxy Note 7: тонкий корпус слишком сильно сдавливал аккумулятор, что иногда могло привести к контакту между электродами.
Вторая причина — нагрев, который может происходить при использовании неоригинальной зарядки или при долгом нахождении устройства под прямыми солнечными лучами. Иногда оба фактора встречаются: именно этим объясняется достаточно заметное количество сгоревших из-за смартфонов автомобилей. При повышении температуры внутренние части аккумулятора закономерно расширяются, химические реакции идут быстрее, что приводит к серии микроскопических коротких замыканий. Пока они не приняли лавинообразный характер, батарею ещё можно спасти, охладив её. Но если этого не сделать — всё будет развиваться по описанному выше сценарию.
Наконец, третья причина — банальное старение аккумулятора. Этот происходит с любым литиевым аккумуляторам, но обычно мы меняем гаджеты раньше, чем их батареи становятся опасными. Однако при неправильной или интенсивной эксплуатации аккумуляторов (быстрая зарядка, действие высоких температур, использование устройств на морозе) внутри них начинают «прорастать» так называемые дендриты — ветвистые структуры из металлического лития. Дендриты произрастают из анода, со временем могут достигнуть катода — и стать причиной короткого замыкания.
Как себя защитить
Часто в сети можно встретить информацию о том, что заряжать смартфоны нужно только оригинальными зарядными устройствами. Это справедливо, но лишь отчасти. Помимо фирменных блоков питания, которые идут в комплекте с гаджетом или продаются в официальных магазинах, вы можете без опасений пользоваться сертифицированными блоками. Например, сертифицированная компанией Apple зарядка для iPhone от другого производителя будет ничем не хуже (а порой и лучше) фирменного блока питания. В случае с Android выдавать сертификаты может не производитель гаджета, а разработчик технологий зарядки. Так, если ваш гаджет поддерживает технологию Quick Charge, вы можете купить любой блок питания, имеющий сертификацию Qualcomm. Если использования неоригинального зарядного устройства избежать всё же не удаётся, не заряжайте гаджеты с использованием напряжения выше 5 вольт и силой тока выше 1 ампера. При соблюдении этих условий ничего плохого, скорее всего, не случится.
Когда аппарат заряжается, не допускайте его перегрева, оставляя под прямыми лучами солнца или накрывая подушкой. Сюда же можно отнести запуск «тяжёлых» игр на смартфоне во время зарядки — вы получите двойной перегрев гаджета и сокращение срока службы батареи. Однако если уровень заряда полон, играть с вставленным кабелем можно. Ещё раз обращаем внимание, что речь идёт именно о серьёзной нагрузке, которая может привести к чрезмерному нагреву устройства. Обычное использование гаджета на зарядке (чтение, простые игры) ничем не грозит ни вам, ни батарее смартфона.
Наконец, плохой идеей будет ношение смартфона в кармане во время занятий активным спортом. В случае неудачного падения вы рискуете не только разбить гаджет, но и получить ожоги от взорвавшегося из-за механических повреждений аккумулятора — подобные случаи уже происходили. Этот же пункт касается и других механических воздействий, начиная от банальных падений устройств и заканчивая ситуацией «положил большой гаджет в задний карман и сел на твёрдую поверхность».
Вы наверняка замечали, что старые аккумуляторы вздуваются: это происходит из-за старения материалов батареи и внутренних химических реакций с выделением газов. Однако не стоит ждать, когда выпуклости на батарее будут видны невооружённым глазом. Если ваш гаджет оснащён съёмным аккумулятором, его очень просто проверить на пригодность: положите батарею на ровную гладкую поверхность и попробуйте её раскрутить. Если это удалось, и аккумулятор до остановки сделал несколько оборотов, от его эксплуатации лучше отказаться.
Что делать если аккумулятор загорелся?
Несмотря на все возможные меры предосторожности, от банального брака (как в случае с Galaxy Note 7) не застрахован никто, а потому важно чётко представлять себе последовательность действий, если вам всё же пришлось столкнуться с загоревшимся аккумулятором. Главное — не растеряться. Если ваш смартфон начал дымиться прямо на зарядке, прежде всего необходимо отключить электричество. При этом ни в коем случае не следует прикасаться смартфону. Лучше всего выдернуть из розетки сам зарядник, если есть возможность — выключить автомат на щитке, обесточив всё помещение. После этого следует как можно быстрее перекрыть доступ к устройству подручными средствами. Лучше всего накрыть девайс кастрюлей или бросить его в ведро с водой. Собственно, если реакция уже началась, остановить её в бытовых условиях практически невозможно — либо сама прекратится, либо таки рванёт. Все действия сводятся к минимизации последствий. Если можно выкинуть аппарат либо батарею в место, где взрыв никому не причинит ущерба — делайте это как можно быстрее. Если такой возможности нет — постарайтесь накрыть эту «гранату» чем угодно, что плохо горит само и не позволит разлететься горящим обломкам при взрыве.
Как известно, чистый литий нельзя тушить водой — он соединяется с ней, выделяя взрывоопасный водород. Однако в современных аккумуляторах металлический литий не используется, поэтому тушение водой не хуже любого другого способа. А вот если проблема возникла с неперезаряжаемой литиевой батарейкой, в которых металлический литий всё же есть, воды действительно лучше избегать.
Мифы и факты об аккумуляторах
В Интернете не прекращаются споры о том, как всё-таки правильно эксплуатировать литиевые аккумуляторы, а одно и то же утверждение в разных источниках может быть как подтверждено, так и опровергнуто. Мы постараемся не только дать ответы на наиболее частые вопросы, но и обосновать их.
Аккумуляторы необходимо заряжать с 0 до 100 процентов — миф. Долгое время считалось, что литиевые аккумуляторы не подвержены эффекту памяти, однако учёные выяснили, что это не совсем так. Но значимость эффекта настолько невелика, то при полном разряде литиевых батарей шанс навредить им намного больше, чем при заряде с 50%. Дело в том, что чем глубже вы разряжаете аккумулятор, тем интенсивнее расходуется ресурс его компонентов, которые начинают испытывать значительные механические напряжения. Среди таких негативных эффектов — разрушение электродов, расслоение графитовой матрицы, образование частиц металлического лития и дендритов, снижение поверхностной активности электродов. Всё это приводит к тому, что батарея при заряде сможет запасать меньше энергии. Поэтому вы можете без опасений ставить гаджет на зарядку в любой удобный момент, но, в то же время, не допускайте их полного разряда.
Аккумуляторы необходимо калибровать — правда. Современные батареи управляются специальными контроллерами, которые со временем накапливают определённую ошибку, вследствие чего происходит снижение эффективной ёмкости аккумулятора. Например, аккумулятор может быть заряжен всего до 90%, в то время как индикатор на устройстве показывает все 100%. Чтобы избежать этого, необходимо хотя бы раз в месяц производить полный цикл разрядки-зарядки батареи — такая рекомендация содержится во многих инструкциях к смартфонам и планшетам.
Аккумуляторы необходимо хранить полностью заряженными (разряженными) — миф. Длительное хранение (больше месяца) полностью разряженного аккумулятора может привести к так называемому «глубокому разряду» и смерти батареи, а полностью заряженного — ускорить старение материалов. Оптимальным уровнем заряда для хранения аккумулятора считаются 40-50%. Если вы обратите внимание, то заметите, что большинство новых устройств «из коробки» имеют именно такой уровень заряда аккумуляторов.
Зарядное устройство необходимо отключать после зарядки — миф. Современные зарядные устройства и контроллеры не будут накачивать аккумулятор энергией после его полной зарядки, а лишь поддерживать его на полном уровне, включая зарядку время от времени. Поэтому, вы можете спокойно оставлять гаджеты заряжаться на ночь (разумеется, при соблюдении прочих правил безопасности) — ничего плохого с ними за это время не случится.
Холод вредит аккумуляторам — правда. Как и сильный нагрев аккумулятора, воздействие холода также сильно сказывается на сроке службы батарей, что особенно неприятно для жителей средней полосы и севера, где зимой может быть достаточно холодно. Материалы и химические процессы в батареях рассчитаны так, чтобы обеспечивать максимальную эффективность процессов заряда и разряда при комнатной температуре. При выходе температуры за допустимые рамки в аккумуляторах ускоряются процессы старения, что ведёт к падению их ёмкости. Если вы хотите, чтобы ваш гаджет и его батарея прослужили дольше — носите его зимой во внутреннем кармане куртки и старайтесь не пользоваться устройством на морозе.
Заключение
Как вы могли убедиться, именно аккумуляторы — наиболее чувствительная составляющая современных мобильных устройств, требующая особого внимания. Ещё раз напомним несколько правил: не допускайте механических повреждений аккумуляторов, их перегрева и переохлаждения, заряжайте гаджеты только проверенными блоками питания и кабелями, не разряжайте батарею вплоть до отключения устройства и хотя бы раз в месяц проводите калибровку аккумулятора. При выполнении этих несложных советов вы едва ли столкнётесь с угрозой взрыва батареи вашего смартфона, и она прослужит вам максимально долго.