Литий-ионные батареи известны способностью хранить и отдавать много энергии при небольшом весе. В среднем они вмещают 150 Вт·ч электроэнергии в 1 кг, в то время как никель-металлогидридные – 100 Вт⋅ч/кг, свинцово-кислотные – 25 Вт⋅ч/кг. Несложно посчитать, что в 1 кг литиевого аккумулятора может храниться столько же энергии, как в 6 кг свинцово-кислотного аккумулятора.
Однако у любой технологии свои недостатки. Литий-ионные батареи чувствительны к высоким температурам и огнеопасны. Причем при нагреве они разрушаются гораздо быстрее, чем обычно. Чтобы избежать проблем с безопасностью, производители применяют следующие средства:
-
Вентиляционные отверстия или предохранительный клапан для сброса внутреннего давления. Они срабатывают при аварийных ситуациях, нарушении условий эксплуатации.
-
Сепаратор из химически стабильного материала, обычно полиолефина, который служит предохранителем при нагревании элемента. При чрезмерном нагреве сепаратор плавится, что останавливает перемещение ионов и отключает ячейку.
-
Позисторы (терморезисторы c положительным температурным коэффициентом). Они предотвращают, перегрев литий-ионного аккумулятора, защищая его от скачков тока.
-
Защитные электронные платы. В зависимости от конструкции, они могут защищать от чрезмерного заряда или разряда, короткого замыкания, перегрева, перегрузки по току и прочих бед.
Как правило, литий-ионные аккумуляторы загораются из-за явления теплового разгона, когда повышение тока вызывает повышение температуры, а рост температуры в свою очередь способствует повышению тока – и так по цепочке. В итоге происходит резкий выброс тепловой энергии, способный разрушить аккумуляторную батарею, причинить ущерб электрическому транспортному средству, оборудованию, а также окружающим людям.
Теперь, когда мы знаем, почему загораются литий-ионные батареи, давайте рассмотрим 5 главных причин, по которым это происходит:
-
Производственные дефекты. В процессе производства в литиевый элемент иногда попадают металлические частицы (примеси), если производители не заботятся о чистоте производственных помещений или материалов. Другой встречающийся дефект – слишком тонкие сепараторы, которые не были выявлены во время контроля качества.
-
Недостатки конструкции. Многие машиностроительные предприятия стремятся сделать технику красивой, компактной, но при этом мощной и с максимальным запасом хода. Эти требования заставляют производителей батарей также разрабатывать компактные конструкции, помещая элементы большой емкости в меньший корпус, что может повредить электроды или сепараторы. Отсутствие хорошей системы охлаждения или вентиляционных отверстий не защищает от повышения температуры и внутреннего давления.
-
Ненормальное или неправильное использование. Нахождение аккумулятора в вблизи от источника тепла или огня повышает риск взрыва. Умышленное или случайное проникновение в батарейный блок способно вызвать короткое замыкание и возгорание. Высоковольтная зарядка или чрезмерная разрядка также бывают опасны.
-
Проблемы с зарядными устройствами. Опасность представляют короткое замыкание ЗУ или его сильный нагрев вблизи батареи. Использование неоригинального зарядного оборудования также чревато проблемами.
-
Низкокачественные компоненты. Помимо производственных дефектов, использование низкокачественных компонентов считается распространенной причиной выхода из строя аккумуляторов. Растущая конкуренция ведет к снижению цен, заставляя производителей сокращать расходы там, где этого делать не стоит. Особенно опасно использование низкокачественной электроники системы управления батареей, поскольку она имеет решающее значение для безопасности и производительности.
Что делать, если литиевый аккумулятор загорелся
Обнаружив перегрев литий-ионной батареи, отключите подачу тока и переместите ее подальше от легковоспламеняющихся материалов. Если вы находитесь в электрическом транспортном средстве, то немедленно покиньте его. В случае пожара воспользуйтесь сухим химическим огнетушителем, подходящим для пожаров класса B. Заблуждение, что литий-ионные батареи содержат реальный металл литий, поэтому не применяйте огнетушители класса D. Эффективным современным средством пожаротушения при возгорании литиевых аккумуляторов считается водная вермикулитовая дисперсия (AVD), которая распыляется в виде тумана. Она эффективно охлаждает источник огня, создает огнестойкий барьер, препятствует проникновению кислорода.