Mail.ruПочтаМой МирОдноклассникиИгрыЗнакомстваНовостиПоискСмотриComboВсе проекты
, Источник: The Verge

Почему взрывы аккумуляторов — это нормально

Литий-ионные батареи используются в подавляющем большинстве современных электронных устройств. Они легкие, компактные и способны хранить значительное количество энергии. Почему взрываются литий-ионные батареи, The Verge объяснил с научной точки зрения.

Загореться может любой смартфон

От возгорания не застрахован ни один гаджет с литий-ионной батареей. Так, возгорались iPhone, смартфоны Xiaomi, Samsung Galaxy Note 7, другие модели Samsung и т.д. По той же причине в США запрещали провозить в самолетах ховерборды – в них аккумуляторы гораздо крупнее, вероятность возгорания выше.

Аккумуляторы взрываются, потому что производители слишком многого от них требуют

Взрыв аккумулятора часто означает, что производитель стремится превзойти самого себя, выйти за технологические пределы и пожертвовать надежностью в пользу скорости зарядки или мощности устройства в целом. Ученый-материаловед Линден Арчер из Корнелльского университета отмечает, что мир уже достиг 90% максимального теоретически возможного срока службы литий-ионных батарей, поэтому производителям сейчас крайне сложно получать каждый дополнительный процент.

Как работают литий-ионные батареи

В любой литий-ионной батарее есть два электрода, или электрических проводника, расположенных в разных ее частях. Один электрод удерживает положительно заряженные ионы и называется катодом. Он погружен в литий – «топливо» аккумулятора. На другой стороне расположен электрод, удерживающий отрицательные ионы – это анод.

Во время зарядки ионы лития перемещаются от катода к аноду. Когда батарея используется, они движутся в противоположном направлении. Зарядка и разрядка происходят так:

Во время загрузки произошла ошибка.

Ток проводит электролит, при этом катод и анод никогда не соприкасаются. Для этого между ними установлены разделители.

Тепловой пробой

В Samsung Galaxy Note 7 разделитель между катодом и анодом был слишком тонким и мог легко повредиться. Катод и анод соприкоснулись,  вся накопленная энергия отправилась непосредственно внутрь батареи, а не на электроды. Возникло короткое замыкание, аккумулятор нагрелся, произошел взрыв.

Электролиты стабильностью не отличаются – иначе ионы не могли бы быстро начинать движение. Когда температура электролита возрастает (из-за короткого замыкания или внешнего нагрева), он вступает в реакцию с другими химическими веществами. Образуется газ, а с ним и дополнительная тепловая энергия из энергии электрической. При каждой реакции газа и тепла становится все больше, возникает «тепловой пробой» (скачок электропроводности из-за джоулева разогрева), появляется пламя. 

Проблемы начинаются, когда батареи заряжают слишком интенсивно или слишком быстро

Чтобы не допустить теплового пробоя и выхода гаджета из строя, многие производители обеспечивают его автоматическое отключение при достижении определенной температуры. Но если аккумулятор заряжается слишком быстро или слишком интенсивно, электроника может не успеть предотвратить возгорание.

Генеральный директор Unwired Devices LLC Олег Артамонов прокомментировал ситуацию специально для Hi-Tech Mail.Ru:

С одной стороны, аккумуляторы в смартфонах действительно взрывались не только у Samsung. Но с другой, в данном случае важно отличать случайность от технологического дефекта.
Олег Артамонов
Генеральный директор Unwired Devices LLC

Эксперт отмечает, что основная причина возгорания аккумуляторов — это внутренние короткие замыкания, приводящие к разогреву и разложению электролита. Они могут возникнуть из-за внешних воздействий, например, из-за зарядки аккумулятора слишком большим током или при слишком низкой температуре. Однако современные контроллеры заряда такие ситуации легко определяют. Конечно же, в единичном случае контроллер заряда может оказаться неисправным, как и любая другая электроника. 

Такие неприятности случаются время от времени, и их частота не растет. Куда хуже, если к возгоранию приводит внутренний дефект аккумулятора. Во-первых, никакая схема защиты не способна такой аккумулятор уберечь. Во-вторых, внутренние дефекты часто развиваются постепенно — литиевые дендриты подрастают при каждой зарядке, в сепараторе (разделителе) появляются несколько новых трещин при каждой разрядке. В случае с Samsung первую неделю речь шла о телефонах в режиме быстрой зарядки. В первую очередь дефект проявится на более жестко эксплуатирующихся образцах, со временем процент проблемных устройств будет только расти. Поэтому и решение о полной остановке производства и продаж Note 7, которое принял Samsung — единственно верное в данной ситуации.
Олег Артамонов
Генеральный директор Unwired Devices LLC

В аккумуляторах также возникает эффект перезарядки. На анод переходит слишком много ионов лития – это можно сравнить с закипанием полной до краев кастрюли воды. Конечно, существуют механизмы, которые предупреждают перезарядку, но они не всегда срабатывают.

Ученый-материаловед из Принстонского университета Дэн Штейнгарт сравнивает аккумулятор с резинкой.

Когда вы заряжаете его, вы растягиваете резинку, когда используете устройство, резинка возвращается в исходное состояние. Но если растянуть резинку слишком сильно, она порвется.

Точно так же очень большое количество энергии с одной стороны разрушает батарею.

Некоторые производители повышают напряжение в батарее, чтобы обеспечить повышение количества хранимой энергии (емкость – это отношение количества электричества к напряжению). Но повышение напряжения также увеличивает риск взрыва аккумулятора.

Как этого избежать

  • Ученые работают над созданием электролитов, которые не воспламеняются – так называемых ионных жидкостей. Таким составам требуется гораздо больше тепла, чтобы образовался горючий газ.
  • Многие эксперты говорят об опасности использования технологии быстрой зарядки. По возможности рекомендуется заряжать смартфон с обычной скоростью – это снизит риск возгорания.
  • Кроме того, при регулярном использовании быстрой зарядки может произойти металлизация аккумулятора. Ионы лития, которые не успели найти свое место, постепенно образуют игольчатые структуры. В результате емкость аккумулятора падает, вероятность взрыва растет.
  • Аккумулятор может загореться, и если зарядное устройство несовместимо с ним. Пользуйтесь только оригинальными зарядными устройствами.

Читайте также:
В России создали «вечные» батарейки
Ученые создали прорывные аккумуляторы

 

 

Расскажите друзьям, почему взрываются аккумуляторы и как избежать этого — нажмите на одну из кнопок ниже
Обзоры новинок
Подробности о главных премьерах
Комментарии
86
Марат Минязев
В ответ на комментарий от Alex
Alex
Полностью согласен с заголовком статьи, обычное дело. У меня по 5 раз в день взрываются, это нормально, уже привык.
СсылкаПожаловаться
:D
СсылкаПожаловаться
Татьяна Иванова
В ответ на комментарий от джон
джон
так впихните в мобильный кирпичик - 6-ти ггц процессор в 20 ядер, оперативку в 50gb, накопитель гигов в 2000, топовую видеокарту. с нынешними аккумуляторами он часов 6 будет работать, а то и меньше - постоянные перегревы и взрывы точно будут нормой. да ещё яблоко и самсунг устроили холодную войну вокруг (придуманного велосипеда) мобильной версии устаревшего intel pentiun 4 со старыми играми уровней 2/3/4 пентиумов. хочется надежный смартфон купите, к примеру, vertu за 250-500000 руб., уровень качества и сервиса для элиты гораздо выше, чем у яблока (для бедноты высокого класса), от богатых пока не слышно о проблемах акку и глючности ос (удивительно, но vertu на андроиде). по идее сейчас можно сделать недорогой надежный смарт с мощной батареей - это более толстый корпус с отверстиями, без внутреннего акку, под вентиляторы для охлаждения (с водой лучше не соприкасать) и внешний powerbank в тысяч 20 mah. прежде чем заниматься созданием миникомпьютера, нужно было изначально создать уникальный мини-аккумулятор 22 века. а так, к примеру, это напоминает сверхдорогущий поезд сапсан (немецкий ice3, скорость 350 км/ч, в германии 330) и устаревшие пути грузо-пассажирской линии москва-спб-москва с макс. скоростью перегонов 250 км/ч, зачем глубоко модернизировать устаревшее и создавать уникальную новую продукцию, когда на отупевшем (касается жителей сша и европы) бедном населении (включая средний класс) можно легко обогащаться. власть, золото, нефть, доллар и яблоко - вот оно нынешнее будущее, а точнее возврат в прошлое (принцип не изменился, изменились технологии властвования).
СсылкаПожаловаться
Вот правду гутарите! У мну подружка с мальчегом познакомилась. Теперича тилифоны не заряжает. Разрядился тилифон - мальчег ей новый покупаит.
Ышшо не один не взорвалси....
СсылкаПожаловаться
Татьяна Иванова
В ответ на комментарий от Вячеслав
Вячеслав
Цитата из этой статьи: "Некоторые производители повышают напряжение в батарее, чтобы обеспечить повышение количества хранимой энергии (емкость – это отношение количества электричества к напряжению)." Вопрос: если ёмкость батарей=количество электричества/напряжение, то повышение напряжения должно привести к понижению ёмкости, если следовать логике автора статьи
СсылкаПожаловаться
Не парьтесь, автор по ходу чё то курит.
СсылкаПожаловаться
Татьяна Иванова
В ответ на комментарий от Snabjenie ef
Snabjenie ef
Только при чем тут формула для емкости конденсатора? Более того, если в статье хотели неправильной формулой подтвердить свои слова, то и тут ошибочка: емкость обратно пропорциональна напряжению
СсылкаПожаловаться
Щасливый... сумничал. А как блонди быть?
СсылкаПожаловаться
Татьяна Иванова
В ответ на комментарий от Мидори
Мидори
Блин. А я пользуюсь быстрой зарядкой...
СсылкаПожаловаться
Капец! Пишите завещание!
СсылкаПожаловаться
Татьяна Иванова
В ответ на комментарий от Влад Ткач
Влад Ткач
При чем тут совместимое устройство? У всех напряжение пять вольт, главное, чтоб ток заряда не был более, чем на оригинальном. Меньше можно, заряжаться дольше будет только. Главное, чтоб состоял не из десяти китайских деталей...
СсылкаПожаловаться
из 9 можно?
СсылкаПожаловаться
† Morphey †
Всегда пониженными токами заряжаю и ни одной проблемы. Зачем спешить? Положил на ночь на подключённую к компу зарядку, и пусть себе кормится, там ток 500 мА всего. А лучше пользоваться беспроводной зарядкой и завести привычку класть телефон на неё, а не стол =)
СсылкаПожаловаться
Дмитрий Викторов
Стараюсь заряжать телефоны медленно, быстрая зарядка может привести к перегреву. Особенно если телефон нагружен раздачей WiFi или другими приложениями. А может просто накрыт тканью. И лучше не заряжать телефон до конца - у литиевых аккумуляторов есть склонность к дендритообразованию литиевого электрода, особенно при перезаряде. Перезаряд обычно контроллер не допускает, но похоже не всегда.
СсылкаПожаловаться
Влад Ткач
При чем тут совместимое устройство? У всех напряжение пять вольт, главное, чтоб ток заряда не был более, чем на оригинальном. Меньше можно, заряжаться дольше будет только. Главное, чтоб состоял не из десяти китайских деталей...
СсылкаПожаловаться
irissa rin
Эт что же, и вот такие батареи http://www.tdarsenal.ru/catalog/akkumulyatornye_batarei/liion/ могут "полыхнуть"? А это как бы не телефон, это уже минибомба...
СсылкаПожаловаться
aaan73 aaan73
В ответ на комментарий от А История переписки4
А
Тайвань, это материнская страна фокса, а фабрики сборки да, в Китае.
СсылкаПожаловаться
А где здесь Штатовское производство то?
СсылкаПожаловаться
А
В ответ на комментарий от aaan73 aaan73 История переписки3
aaan73 aaan73
Ссылочку не дадите, ГДЕ в США собирают оригинальные огрызки? А то весь мир пользуется продукцией китайского фокса с маркировкой яблока...
СсылкаПожаловаться
Тайвань, это материнская страна фокса, а фабрики сборки да, в Китае.
СсылкаПожаловаться
МАТРОС
акумуляторы надо унифицировать и стандартизировать чтобы кажды акк подходил к каждому телефону. сейчас производители жульничают выпуская под каждую модель отдельный аккумулятор- поэтому косяки неизбежны ! не надо сто раз изобретать велосипед- надо типоразмеры установить раз и навсегда типовые , то же самое касается зарядных устройств. А "быстрая зарядка" вообще глупость...
СсылкаПожаловаться
Tesak
В ответ на комментарий от джон
джон
так впихните в мобильный кирпичик - 6-ти ггц процессор в 20 ядер, оперативку в 50gb, накопитель гигов в 2000, топовую видеокарту. с нынешними аккумуляторами он часов 6 будет работать, а то и меньше - постоянные перегревы и взрывы точно будут нормой. да ещё яблоко и самсунг устроили холодную войну вокруг (придуманного велосипеда) мобильной версии устаревшего intel pentiun 4 со старыми играми уровней 2/3/4 пентиумов. хочется надежный смартфон купите, к примеру, vertu за 250-500000 руб., уровень качества и сервиса для элиты гораздо выше, чем у яблока (для бедноты высокого класса), от богатых пока не слышно о проблемах акку и глючности ос (удивительно, но vertu на андроиде). по идее сейчас можно сделать недорогой надежный смарт с мощной батареей - это более толстый корпус с отверстиями, без внутреннего акку, под вентиляторы для охлаждения (с водой лучше не соприкасать) и внешний powerbank в тысяч 20 mah. прежде чем заниматься созданием миникомпьютера, нужно было изначально создать уникальный мини-аккумулятор 22 века. а так, к примеру, это напоминает сверхдорогущий поезд сапсан (немецкий ice3, скорость 350 км/ч, в германии 330) и устаревшие пути грузо-пассажирской линии москва-спб-москва с макс. скоростью перегонов 250 км/ч, зачем глубоко модернизировать устаревшее и создавать уникальную новую продукцию, когда на отупевшем (касается жителей сша и европы) бедном населении (включая средний класс) можно легко обогащаться. власть, золото, нефть, доллар и яблоко - вот оно нынешнее будущее, а точнее возврат в прошлое (принцип не изменился, изменились технологии властвования).
СсылкаПожаловаться
>когда на отупевшем (касается жителей сша и европы) бедном населении\
Лол, если в европе отупевшее и бедное население, то в россии вообще народ из бомжей и имбецилов состоит?
СсылкаПожаловаться
Сергей Шеховцов
В ответ на комментарий от Ed (Emelya)
Ed (Emelya)
Правильный реле регулятор и предохранитель во внутрь смартфона и заряжай как хочешь.
СсылкаПожаловаться
Несомненно, только это окажется по весу более всего телефона и по объему как весь телефон. А так, да, все верно.
СсылкаПожаловаться
джон
так впихните в мобильный кирпичик - 6-ти ггц процессор в 20 ядер, оперативку в 50gb, накопитель гигов в 2000, топовую видеокарту. с нынешними аккумуляторами он часов 6 будет работать, а то и меньше - постоянные перегревы и взрывы точно будут нормой. да ещё яблоко и самсунг устроили холодную войну вокруг (придуманного велосипеда) мобильной версии устаревшего intel pentiun 4 со старыми играми уровней 2/3/4 пентиумов. хочется надежный смартфон купите, к примеру, vertu за 250-500000 руб., уровень качества и сервиса для элиты гораздо выше, чем у яблока (для бедноты высокого класса), от богатых пока не слышно о проблемах акку и глючности ос (удивительно, но vertu на андроиде). по идее сейчас можно сделать недорогой надежный смарт с мощной батареей - это более толстый корпус с отверстиями, без внутреннего акку, под вентиляторы для охлаждения (с водой лучше не соприкасать) и внешний powerbank в тысяч 20 mah. прежде чем заниматься созданием миникомпьютера, нужно было изначально создать уникальный мини-аккумулятор 22 века. а так, к примеру, это напоминает сверхдорогущий поезд сапсан (немецкий ice3, скорость 350 км/ч, в германии 330) и устаревшие пути грузо-пассажирской линии москва-спб-москва с макс. скоростью перегонов 250 км/ч, зачем глубоко модернизировать устаревшее и создавать уникальную новую продукцию, когда на отупевшем (касается жителей сша и европы) бедном населении (включая средний класс) можно легко обогащаться. власть, золото, нефть, доллар и яблоко - вот оно нынешнее будущее, а точнее возврат в прошлое (принцип не изменился, изменились технологии властвования).
СсылкаПожаловаться
Бриг (Системы безопасности)
В ответ на комментарий от Alex
Alex
Полностью согласен с заголовком статьи, обычное дело. У меня по 5 раз в день взрываются, это нормально, уже привык.
СсылкаПожаловаться
Супер :)
СсылкаПожаловаться
Бриг (Системы безопасности)
В ответ на комментарий от Alex
Alex
Полностью согласен с заголовком статьи, обычное дело. У меня по 5 раз в день взрываются, это нормально, уже привык.
СсылкаПожаловаться
Супер :)
СсылкаПожаловаться
aaan73 aaan73
В ответ на комментарий от Вячеслав Реутов История переписки6
Вячеслав Реутов
да я перепутал с литиевыми батареями. в аккумуляторах действительно нет металлического лития. батареи разбирал, от окисления кидаешь в керосин. насчет деградировать в аккумуляторах и батареях - про герметичность оных слышали?
СсылкаПожаловаться
Батареи герметичные, а вот акки далеко не всегда. К тому же выделяющиеся газы при заряде в том числе как раз деградацию пластин и вызывают. Да и разряд большими токами для щелочных металлов сильно не гуд в плане сохранности. Поэтому и используют то что лучше. У тех же полимерок просто чудовищные рабочие токи разряда, до сотен и тысяч ампер в сборках и без серьёзной деградации. Чистый литий просто рванёт под такими нагрузками.
СсылкаПожаловаться
Alex
Полностью согласен с заголовком статьи, обычное дело. У меня по 5 раз в день взрываются, это нормально, уже привык.
СсылкаПожаловаться
Чтобы оставить комментарий, вам нужно авторизоваться.
Вы не ввели текст комментария
Вы не ввели текст комментария
Обнаружили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.
Подпишитесь на нас