Что будет если разбить литий ионный аккумулятор

Эксперты некоммерческой организации «Роскачество» опубликовали краткую памятку, как избежать возгорания или взрыва литий-ионного аккумулятора в смартфоне или ноутбуке.

В целом, это довольно простые советы, которые помогут избежать перегрева или механического повреждения. Например:

  • не оставлять телефон под подушкой (перегрев);
  • не запускать игры и другие «тяжёлые» приложения во время зарядки (сильный перегрев), при этом обычное использование на зарядке ничем не грозит;
  • не носить смартфон в заднем кармане штанов (если забыть про телефон и сесть на твёрдую поверхность, есть риск взрыва аккумулятора от механического повреждения, что фактически превращает человека с телефоном в заднем кармане в «ходячую бомбу»).

Самый общий совет — не совершать действий, не рекомендованных изготовителем. А если аккумулятор вздулся — не использовать его.

«Всегда найдутся люди, которые несмотря на запрещающие надписи, будут разбирать аккумуляторы, снимать с них „мешающие” защитные схемы или пробовать усовершенствовать их, — говорит директор Национальной ассоциации производителей источников тока „РУСБАТ”, председатель технического комитета Росстандарта ТК044 „Аккумуляторы и батареи” Сергей Орлов, — бросать в огонь, пытаться, сняв защиту, заряжать вне допустимых диапазонов температур, или непредусмотренными изготовителями зарядными устройствами, встроить „самые хай-топовские” аккумуляторы в старые устройства, надеясь увеличить длительность работы устройства или мощность электроинструмента или всякого рода скутеров. Подобные случаи зачастую приводят к фатальным последствиям и даже у самых-самых „продвинутых” разработчиков нет заранее ответов на „что будет если…”,».

Эксперты обращают внимание, что перегрев в любом случае сокращает срок службы аккумулятора.

«Роскачество» пишет, что литий-ионным аккумуляторам жить осталось недолго: «Десятки компаний пытаются создать новый тип аккумулятора: улучшить его энергоёмкость, срок службы и сделать его безопасным. На смену уже «традиционным» литий-ионным аккумуляторам в обозримом будущем (в течение 2–5 лет) придет новое поколение литиевых аккумуляторов, в которых удалось совместить резкое повышение удельных характеристик (в 1,5–2 раза по сравнению с наиболее выдающимися традиционными по энергоемкости и в 10 раз по мощности) с существенным повышением безопасности, так как в них можно практически полностью отказаться от горючих органических веществ, в первую очередь жидкого электролита».

Наконец, что делать в случае возгорания электролита:

  • Не прикасаясь к гаджету, выдерните из розетки зарядное устройство, а по возможности — обесточьте все помещение.
  • Перекройте доступ к устройству с помощью подручных средств — бросьте гаджет в воду или накройте его чем-то, что плохо горит.
  • Если уже началась химическая реакция, остановить её в бытовых условиях не представляется возможным. Необходимо быстро бросить устройство в место, взрыв в котором не причинит ущерба.

2.5 В Li-Ion аккумулятор начинает очень быстро деградировать, и даже одна такая разрядка может существенно (до 10%!) уменьшить его емкость. К тому же при разряде до такого напряжение штатным зарядником зарядить его уже не получится — при падении напряжения ячейки аккумулятора ниже

3 В "умный" контроллер отключит ее как поврежденную, а если такие ячейки все — аккумулятор можно нести на помойку.
Но тут есть одно очень важное но, о котором все забывают: в телефонах, планшетах и других мобильных устройствах рабочий диапазон напряжений на аккумуляторе это 3.5-4.2 В. При опускании напряжения ниже 3.5 В индикатор показывает ноль процентов заряда и аппарат выключается, но до "критических" 2.5 В еще очень далеко. Это подтверждается тем что если подсоединить к такому "разряженному" аккумулятору светодиод то он может гореть еще долгое время (может кто-то помнит что раньше продавались телефоны с фонариками, которые включались кнопкой независимо от системы. Так вот там лампочка продолжала гореть и после разрядки и выключения телефона). То есть как видно при штатном использовании разрядки до 2.5 В не происходит, а значит разряжать акум до нуля процентов вполне можно.

Миф второй. При повреждении Li-Ion аккумуляторы взрываются.
Все мы помним "взрывной" Samsung Galaxy Note 7. Однако это скорее исключение из правил — да, литий очень активный металл, и взорвать его в воздухе нетрудно ( а в воде он и сам очень ярко горит). Однако в современных аккумуляторах используется не литий, а его ионы, которые куда менее активны. Так что чтобы произошел взрыв нужно сильно постараться — или повредить заряжающийся аккумулятор физически (устроить короткое замыкание), или заряжать очень высоким напряжением (тогда он сам повредится, однако скорее всего контроллер банально сгорит сам и не даст заряжать аккумулятор). Поэтому если у вас вдруг в руках оказался поврежденный или дымящийся аккумулятор — не стоит бросать его на стол и убегать из комнаты с криками "мы все умрем" — просто положите его в металлическую тару и вынесите на балкон (чтобы не дышать химией) — аккумулятор будет тлеть какое-то время и потом потухнет. Главное — не заливать водой, ионы конечно менее активные чем литий, но все же какое-то количество водорода при реакции с водой так же выделится (а он любит взрываться).

Миф третий. При достижении на Li-Ion аккумуляторе 300(500/700/1000/100500) циклов он становится небезопасен и его нужно срочно менять.
Миф, к счастью все меньше и меньше гуляющий по форумам и не имеющий под собой вообще никакого физического или химического объяснения. Да, во время эксплуатации электроды окисляются и коррозируют, что уменьшает емкость аккумулятора, но ничем кроме меньшего времени автономной работы и нестабильного поведения на 10-20% заряда это вам не грозит.

Миф четвертый. С Li-Ion аккумуляторами нельзя работать на морозе.
Это скорее рекомендация, чем запрет. Многие производители запрещают использовать телефоны при отрицательное температуре, да и многие сталкивались с быстрым разрядом и вообще отключением телефонов на холоде. Объяснение этому очень простое: электролит — это водосодержащий гель, а что происходит с водой при отрицательных температурах все знают (да, она замерзает если что), тем самым выводя некоторую область аккумулятора из работы. Это приводит к падениею напряжения, а контроллер начинает считать это разрядкой. Аккумулятору это не полезно, но и не смертельно (после нагрева емкость вернется), так что если вам позарез нужно пользоваться телефоном в мороз (именно пользоваться — достать из теплого кармана, посмотреть время и спрятать назад не считается) то лучше зарядите его на 100% и включите любой процесс, нагружающий процессор — так охлаждение будет происходить медленнее.

Читайте также:  Edifier s2000 pro отзывы

Миф пятый. Вздувшийся Li-Ion аккумулятор опасен, его нужно срочно выкинуть.
Это не совсем миф, скорее предосторожность — вздувшийся аккумулятор может банально лопнуть. С химической точки зрения все просто: при процессе интеркаляции происходит разложение электродов и электролита, в результате чего выделяется газ(так же он может выделяться и при перезарядке, но об этом чуть ниже). Но его выделяется крайне мало, и чтобы аккумулятор казался вздутым должно пройти несколько тсотен (если не тысяч) циклов перезарядки (если конечно он не бракованный). Проблем избавиться от газа нет — достаточно проткнуть клапан (в некоторых аккумуляторах он сам открывается при избыточном давлении) и стравить его (дышать им не рекомендую), после чего можно замазать дырку эпоксидной смолой. Конечно былую емкость это аккумулятору не вернет, но хотя бы теперь он точно не лопнет.

Миф шестой. Li-Ion аккумуляторам вреден перезаряд.
А вот это уже не миф, а суровая реальность — при перезарядке велик шанс что аккумулятор вздуется, лопнет и загорится — поверьте, мало удовольствия быть забрызганным кипящим электролитом. Поэтому во всех аккумуляторах стоят контроллеры, банально не дающие зарядить аккумулятор выше определенного напряжения. Но тут надо быть крайне осторожным в выборе аккумулятора — контроллеры китайских поделок зачастую могут сбоить, а фейерверк из телефона в 3 часа ночи думаю вас не обрадует. Разумеется, такая же проблема есть и в брендовых аккумуляторах, но во-первых там такое случается гораздо реже, а во-вторых вам по гарантии поменяют весь телефон. Обычно этот миф порождает следующий:

Миф седьмой. При достижении 100% нужно снимать телефон с зарядки.
Из шестого мифа это кажется разумным, но на деле нет смысла вставать посреди ночи и снимать устройство с зарядки: во-первых сбои контроллера крайне редки, а во-вторых даже при достижении 100% на индикаторе аккумулятор еще некоторое время дозаряжается до самого-самого максимума низкими токами, что добавляет еще 1-3% емкости. Так что на деле не стоит так сильно перестраховываться.

  • Миф восемь. Заряжать устройство можно только оригинальным зарядником.
    Миф имеет место быть по причине некачественности китайских зарядников — при нормальном напряжении в 5 +- 5% вольт они могут выдавать и 6, и 7 — контроллер, конечно, какое-то время будет сглаживать такое напряжение, однако в будущем оно в лучшем случае приведет к сгоранию контроллера, в худшем — к взрыву и (или) выходу из строя материнской платы. Бывает и обратное — под нагрузкой китайский зарядник выдает 3-4 вольта: это приведет к тому что аккумулятор не сможет зарядиться полностью.
  • Как видно из целой кучи заблуждений далеко не все имеют под собой научное объяснение, и еще меньше реально ухудшают характеристики аккумуляторов. Но это не значит что после прочтения моей статьи нужно бежать сломя голову и покупать дешевые китайские аккумуляторы за пару баксов — все-же для долговечности лучше взять или оригинальные, или качественные копии оригинальных.

    Горящие и взрывающиеся аккумуляторы небезосновательно считаются одной из главных фобий пользователей мобильных устройств. Многие помнят о взрывающихся на зарядке iPhone, а историю с Galaxy Note 7 не слышал только очень ленивый и нелюбопытный. Новые поводы опасаться жизнь подкидывает регулярно. Например, совсем недавно у одной из пассажирок авиарейса Пекин-Мельбурн загорелись аккумуляторы беспроводных наушников. От подобного не застрахован никто. Мы постараемся подробно рассказать о причинах бабахов и способах защиты от них.

    Хронология инцидентов

    Несмотря на то, что в последнее время сообщений о взрывах и возгораниях батарей становится всё больше, подобные случаи происходят, наверное, с начала массового распространения гаджетов. Одно из наиболее ранних сообщений в прессе датируется 2006 годом, когда неприятностей от аккумуляторов стало столько, что уже невозможно было списать всё на случайность. Почти все крупные производители ноутбуков, включая Apple, Dell, Lenovo, Fujitsu, Hitachi, Sharp и Sony, начали отзывать тысячи и сотни тысяч своих устройств с рынка. Причиной стали дефектные аккумуляторы Sony, которые успели спалить сотни ноутбуков самых разных моделей. На фото ниже — эффектно бабахнувший ноутбук Dell, ставший основой дальнейшего разбирательства.

    В следующий раз об опасностях батарей заговорили в 2009 году, когда было зафиксировано несколько случаев самовозгорания iPhone и iPod Touch, причём иногда с весьма неприятными последствиями. Одному из пострадавших осколки от разлетевшегося экрана попали в лицо, другому — повредили глаз. И это не считая множества случаев материального ущерба. На фото ниже — результат зарядки дефектного iPhone в автомобиле.

    Конечно, с проблемами сталкивались владельцы не только iPhone, но и других гаджетов. Случаи возгорания и взрыва аккумуляторов были зафиксированы у смартфонов Samsung Galaxy S II, ноутбуков Apple PowerBook и даже кнопочных телефонов Nokia 8210.

    Публикаций о взрывах батарей с каждым годом становилось всё больше, и не единожды в прессе появлялись сообщения, что тот или иной производитель отзывает очередную партию устройств в связи с дефектными батареями. Последние несколько лет не проходит и месяца без очередного громкого (в прямом и переносном смысле) взрыва. Взять для примера хоть 2016 год. Январь — Sony Xperia T3, владелец получил серьёзные ожоги руки во время использования мессенджера. Февраль — Lenovo A6000 загорелся при попытке вынуть аккумулятор после зарядки. Март — возгорание iPhone 6 на борту летевшего над Тихим океаном самолёта (к счастью, гаджет удалось быстро потушить). Апрель — взрыв LG Optimus F6 в кармане владельца, которому в итоге потребовалась пересадка кожи. Июнь — возгорание Samsung GALAXY S5, снова в кармане брюк, но на этот раз без травм. Июль — минимум два случая возгорания смартфонов Xiaomi, один стал причиной ожогов третьей степени у владельца. Август — возгорание iPhone 6 после падения с велосипеда и удара смартфона о землю. Сентябрь — множество взрывов и возгораний смартфонов Galaxy Note 7, которые приводили к самым разным последствиям. Октябрь — машина сгорела из-за оставленного на зарядке iPhone 7.

    Читайте также:  Трейд ин телефонов днс

    А в ноябре в одном из американских домов взорвался гироскутер, причинив ущерб сразу на миллион долларов — этот случай претендует на самый серьёзный по сумме ущерба.

    Неприятные истории успели произойти и в начале этого года. В январе HP объявила об отзыве 100 тысяч ноутбуков из-за проблем с батареями. В феврале, по тем же причинам, Apple пришлось отозвать 88 тысяч смартфонов iPhone 6S. В марте произошёл и вовсе выдающийся случай: на борту самолёта прямо на голове женщины загорелись беспроводные наушники. Несмотря на пугающее фото, сильно пассажирка не пострадала, но лучше даже не предполагать, что случилось бы, будь возгорание чуточку сильнее. Как видим, источниками опасности могут стать не только смартфоны и ноутбуки, но и любые другие гаджеты с литиевыми аккумуляторами.

    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».

    Читайте также:  Сколько ест windows 10 оперативной памяти

    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.

    Автор текста: Владимир Терехов

    Оставьте ответ

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *