Почему взрываются литий ионные аккумуляторы. Почему взорвался аккумулятор, в чем причина

Чем больше в продажу выходит устройств с литий-ионными батареями, тем чаще в сети появляются сообщения о взрывающихся смартфонах или загорающихся портах зарядки. Такая проблема стала актуальной снова после того, как компания Samsung сообщила об в связи с сообщениями и жалобами на проблемы со взрывающейся батареей. Почему это случается - читайте в нашей статье.

Прежде всего стоит отметить, что шанс взрыва или воспламенения аккумулятора в электронном устройстве крайней мал, за исключением тех случаев, когда в конструкции устройства или самой батареи допущены серьезные ошибки. Даже в редких случаях, когда это случается, сама батарея - это зачастую не главная проблема. Также отметим, что в статье речь идет в основном только об опасностях литий-ионных аккумуляторов.

Причины взрыва или возгорания

GIF-анимация - что будет, если по аккумулятору ударить молотком

Было зафиксировано не менее 35 случаев взрыва батареи у Galaxy Note 7

При соблюдении всех норм быстрая зарядка с выдачей большого количества тепла не приведет к каким-то серьезным последствиям. Однако в случае с Galaxy Note 7 - это взрывы и возгорания. Компания Samsung уже признала, что в этих смартфонах установлены батареи разных партий. Видимо, одна из них была произведена с дефектами, что и приводит к проблемам.

Как избежать проблем с батареей

• Используйте только оригинальное зарядное устройство, включая сам блок и кабель, если они разделены. Если «вилка» зарядки не подходит (китайская или британская), то лучше купите именно переходник, а не другое зарядное устройство.
• Используйте только оригинальные батареи. Если ваше устройство достаточно старое и вы решили заменить в нем аккумулятор, то покупайте только оригинальные. Альтернативные предложения могут быть дешевле, но потом они обойдутся вам дороже.
• Не обязательно заряжать аккумулятор на полную - достаточно 50 %, если вам этого хватит. Литий-ионные аккумуляторы не обладают так называемой памятью, поэтому их можно заряжать часто и не полностью. Но заряжать надо подходящим устройством, так как литий-ионные батареи уязвимы к низкому вольтажу.
• Не используйте устройство во время зарядки и не оставляйте аппарат в жарком месте. Играть или работать в браузере во время зарядки - не самая хорошая идея, так как это и без того повышает температуру внутри корпуса. Также не стоит оставлять на зарядке смартфон в жарком месте.

Причиной пожара. Разбираемся, почему это могло произойти и как можно снизить риск возникновения чрезвычайных ситуаций.

Взрыв аккумулятора — явление не такое уж редкое

По большому счету, единственная вещь, которая представляет опасность в телефоне или смартфоне — это его аккумулятор. Все известные несчастные случаи были так или иначе связаны с батарейкой — во время ее зарядки или просто в ходе эксплуатации устройства.

Вот лишь некоторые случаи, о которых мы писали ранее:

Нельзя сказать, что тот или иной производитель смартфонов «взрывоопаснее». Да, бывали случаи, когда вендору приходилось отзывать партию устройств из-за возможных проблем, но, по большому счету, взорваться может аккумулятор любого, даже самого дорогого смартфона.

Рассмотрим, почему так может произойти, но для начала разберемся с устройством аккумулятора.

Почему взрываются батарейки

Казалось бы, технология производства батарей была проверена и обкатана годами, однако никаких революционных прорывов в технологии в последнее время не происходило. В основном производители стараются сделать как можно меньший размер батареи при как можно большей емкости.

С одной стороны, такой подход идет на пользу потребителю, но с другой увеличивает риск выхода аккумулятора из строя, когда что-то идет не так — при нарушении условий эксплуатации.

В современных смартфонах производители используют литиевые аккумуляторы (Li-ion или Li-pol). А любой такой аккумулятор имеет потенциал возгорания. Литий используется в аккумуляторных батареях в качестве анода, поскольку он имеет чрезвычайно высокий электрохимический потенциал.

Как правило, батарейки загораются из-за короткого замыкания внутри. Там есть разделитель, который отделяет положительный и отрицательный электроды. Если в этом слое происходит разрыв и электроды соприкасаются, батарея начинает быстро нагреваться.

Это, в свою очередь, приводит к возгоранию электролита. А как только загорается одна из ячеек, вслед за ней вспыхивают соседние. Такой процесс называется «тепловым разгоном (убеганием)», и именно он является причиной большинства «взрывов» аккумуляторов или, если повезет, всего лишь резкого «вспухания» батареи.

Как избежать взрыва

Мы выяснили, что основной причиной возгорания становится повреждение разделителя (сепаратора).

Это может произойти, например, после сильного удара гаджета или из-за его нагрева. Нужно помнить, что нормальные условия работы батареи — до 50−60 градусов по Цельсию.

А значит, не нужно:

• пытаться согнуть смартфон;
• кидать его о стену;
• мочить в воде (чтобы не закоротить контакты);
• забывать в солнечный день под лобовым стеклом автомобиля либо возле открытого огня.

Кроме того, важно пользоваться оригинальными батареями . Многие производители дают возможность поменять аккумулятор самостоятельно, а люди экономно пользуются этим, покупая не оригинальные батареи, а гораздо более дешевые noname-аналоги.

Экономия в таком случае может оказаться сомнительной — бывало, что батареи становились причиной не только ожогов, но и серьезных пожаров. Ведь если крупный производитель серьезно следит за качеством своей продукции (стараясь избежать потери репутации и судебных издержек), то в мелкой китайской мастерской об этом не задумываются.

Помимо оригинальных аккумуляторов, желательно пользоваться оригинальными зарядными устройствами . Тем более что сейчас на рынке существует всего несколько популярных разъемов — microUSB и USB Type-C (для Android и WP-гаджетов), а также lightning и старый широкий разъем для iPhone/iPad. Поэтому проблем с покупкой нормальной «брендовой» зарядки тоже не должно быть.

Кстати, бывало, что неоригинальные зарядные устройства приводили не только к пожару, но и поражению электрическим током. Так что на этот компонент нужно обращать не менее пристальное внимание, чем на оригинальные аккумуляторы.

И о зарядке ночью

Большинство историй, связанных с возгоранием батареек, начинаются с того, что человек «оставил телефон на зарядке на ночь и проснулся от запаха дыма». Но это вовсе не означает, что длительное нахождение телефона на зарядке обязательно приведет к взрыву.

Дело в том, что все современные качественные литий-ионные аккумуляторы снабжаются встроенной электронной схемой, которая предотвращает перезаряд и перегрев вследствие слишком интенсивного заряда.

Поэтому если отбросить возможный брак, то при использовании оригинального зарядного устройства и такой же батареи не имеет значения, сколько смартфон находится в розетке — 2 часа или всю ночь.

Сам по себе телефон никогда не взорвется, взорваться может питающий его аккумулятор, который сейчас чаще всего является ионно-литиевoй батареей.

Кoличествo случаев взрыва гаджетoв, в кoтoрых нахoдятся такие батареи, увеличилoсь за пoследние гoды настoлькo, чтo ионно-литиевые и прoстo литиевые аккумулятoры признали oпасным грузoм, и с начала 2016 гoда Междунарoдная oрганизация гражданскoй авиации запретила перевoзить такие батареи в грузoвых oтсеках пассажирских самoлетoв. При этoм аккумулятoры гаджетoв мoжнo везти с сoбoй в салoне, правда, oни дoлжны oтвечать некoтoрым услoвиям: иметь сoдержание лития дo двух граммoв и мощность не бoлее 100 Вт/час.

Как этo происходит?

Канадские ученые из компании CLS задались вопросом, что же происходит внутри аккумуляторной батареи в момент взрыва? Они сумели заглянуть внутрь аккумулятора и опубликовали свои наблюдения в Журнале «Электротехническое сообщество»в Канаде. Оказалось, что все случается из-за замыкания внутри источника питания: литий анода (положительного электрода батареи) реагирует с электролитом. Аккумулятор начинает разогреваться, к процессу подключается материал, из которого сделан катод (отрицательный электрод), а после того как батарея разогревается до двухсот градусов, происходит резкое выделение кислорода, углекислоты и других газов. Аккумулятор раздувается. Часто этим дело и ограничивается, но в некоторых случаях процесс заходит дальше: к ислород воспламеняется из-за температуры, происходит небольшой взрыв. Для человека это опасно прежде всего ожогами и небольшими травмами, а для окружающей обстановки - пожаром. Бывали случаи, когда из-за взрыва телефона горели машины и мебель в квартирах. Очевидцы говорят, что телефоны не только горят, но и «кипят химией» и могут повредить другие устройства или провода, которые находятся рядом. Но почему они взрываются?

Зарядное устройство

Ученые из Института химии твердого тела Сибирскoгo oтделения РАН (Нoвoсибирск) считают, чтo взрыв ионно-литиевoгo аккумулятoра мoжет прoизoйти пo нескoльким причинам, в тoм числе из-за заряднoгo устрoйства.

Батарея мoжет пoвредиться, если при зарядке телефона вы используете неподходящее зарядное. Разные производители делают электроды батарей из различных материалов и скорость зарядки у них разная. Одни аккумуляторы могут выдерживать зарядку на повышенной скорости, другие, увы, нет. Если вы подключаете батарею к розетке с помощью более мощного «зарядника», может произойти её частичное разрушение: при большей силе тока неподходящий материал нагревается, аккумулятор выходит из строя. Внешне это может никак не проявляться, но позже батарея взрывается.

Выход из строя чипа

Еще одна причина - выход из строя устройства, которое обязано следить за уровнем заряда на гаджете. Это крохотный чип, который контролирует уровень зарядки и не дает батарее ее превышать: в случае превышения он просто ее отключает. То же самое он сделает при перегреве телефона. Но если чип вышел из строя, ждите беды.

Механическое повреждение батареи

Исследователи пришли к выводу, что чаще всего телефоны или смартфоны взрываются по причине механической поломки батареи. Поломка может произойти незаметно - вы уронили батарею на пол, разбирая устройство, или же с ним «поиграл» ваш ребенок. Чтобы нарушить целостность батареи внутри, достаточно попытаться ее согнуть – и поломка гарантирована. По статистике, несколько смартфонов загорелось после того, как их хозяева попали в ДТП или даже просто упали с велосипеда. Известен случай, когда смартфон загорелся в салоне самолета: владелец урoнил егo на пoл в прoход и наступил.

О повреждениях предупреждают и канадские ученые: при экспериментах они видели, что разрушение аккумулятора начинается с тех мест, где было хотя бы малейшее нарушение целостности электродов.

Производственный брак

Чаще всего потребители не знают где, кто и на каком именно заводе делает батареи, которыми укомплектованы гаджеты, а производитель иногда стремиться сэкономить и покупает дешевую продукцию. Крохотные повреждения, нанесенные некомпетентным работником, нарушение технологии, мелкие частицы металла или других компонентов, попавшие в электролит, - все это может стать причинной чрезвычайного происшествия.

Как этого избежать?

Меры просты: нужно использовать только то зарядное устройство, которое идет вместе с телефоном, бережно обращаться с батареей, не ронять телефон, обращать внимание на скорость зарядки: если она вдруг убыстрилась - значит, аккумулятор выходит из строя.

Надо обращать внимание на температуру телефона: если он сильно нагревается за короткое время, то это плохой знак.

Необходимо внимательно ставить крышку аккумуляторного отсека на место: если она входит в пазы с трудом, может статься, что ваша батарея уже распухла и пользоваться ей опасно.

К сожалению, эволюция в сфере аккумуляторных батарей идет очень медленно. Наиболее безопасными российские ученые считают литий-железo-фoсфатные аккумулятoры, нo маленькими такие батареи пoчему-тo не делают.

Самые серьезные прoисшествия с телефoнами в нашей стране прoисхoдили в Примoрье, где в руках у шкoльницы прямo на урoках загoрелся телефoн (ребенoк пoлучил oжoги руки и нoг и был гoспитализирoван) и в Нoвoсибирске, где телефoн взoрвался в кабине у кранoвщика, нахoдившегoся высoкo над землей.

Почему аккумулятор взрывается?

При несоблюдении правил обслуживания, главное из которых заключается в своевременной доливке дистиллированной воды в банки аккумуляторных батарей для поддержания уровня электролита над пластинами (10-20 мм. в корпусах старых конструкций и 20-40 мм. - в новых), у автомобильных аккумуляторов снижается работоспособность в режиме пуска двигателя и уменьшается надёжность их работы.

Из теории работы свинцовых автомобильных аккумуляторов известно, что процесс их заряда (на автомобиле или на стационарном стенде) сопровождается разложением воды, находящейся в электролите, на газ - водород и кислород. Часть выделяемого кислорода (в атомарном состоянии имеет отрицательный заряд) оседает на жилах решёток положительных пластин, окисляя их и сокращая ресурс аккумуляторной батареи. Другая часть выделяющегося кислорода и водорода выходят из электролита на поверхность, создавая видимость его «кипения», скапливаются под крышками в каждой банке автомобильного аккумулятора.

Если отверстия в пробках не забиты грязью и нет препятствий, то газ легко рассеивается в окружающей среде через эти отверстия. Газ, состоящий в основном из смеси кислорода и водорода (в некотором количестве в этой смеси присутствуют и другие газы) при наличии искры (открытого пламени) горит во взрывном режиме. Сила взрыва и его последствия целиком зависят от количества (объема) газа, скопившегося к этому моменту в закрытом пространстве.

Например, при повышенном значении зарядного напряжения от генератора (при сбоях в работе регулятора напряжения) увеличивается интенсивность газообразования внутри аккумуляторной батареи и, следовательно, возрастает его выделение. При низком уровне электролита (нет регулярных доливок) увеличивается газовый объём под крышками банок внутри корпуса автомобильного аккумулятора, что пропорционально увеличивает силу возможного взрыва.

Скоплению газа около батареи может способствовать применяемое утепление аккумуляторной батареи в зимнее время с целью поддержания её теплового баланса. В описанных условиях любое появление искры (от неисправной электропроводки, либо наличие открытого огня, к примеру - сигареты) опасно для автомобильного аккумулятора - происходит взрыв и разрушение корпуса аккумуляторной батареи.

Детали корпуса при разрушении могут причинять повреждения окружающим предметам и людям. Возникновение искры возможно также от проводов в местах соединения их с полюсными выводами в момент возникновения нагрузки на автомобильный аккумулятор или при тряске (когда длительное время полюсные выводы аккумуляторной батареи и внутренняя поверхность наконечников не очищаются от окислов, нарушается нормальный электрический контакт).

Образование искры возможно также между деталями внутри самой аккумуляторной батареи, когда уровень электролита значительно ниже верхних кромок пластин. Вот так, нарушения техники безопасности и режима обслуживания аккумуляторной батареи, отклонение технических показателей компонентов электрооборудования от установленных норм, служат причиной скопления выделяющегося «гремучего» газа внутри банок, возникновения взрыва и разрушения корпуса автомобильного аккумулятора.

Если внутренние соединения в батарее после взрыва газа сохраняют работоспособность (проверяется разрядом на вилку-пробник), то можно полагать, что дефекта в батарее нет и не было, а причина взрыва связана с несоблюдением правил эксплуатации и внешней искрой. Наличие трещин на боковых стенках корпуса аккумуляторной батареи и повреждения внутренних перегородок между банками автомобильного аккумулятора свидетельствуют о низком уровне электролита.

В банках с нормальным уровнем жидкости стенки корпуса защищены ею от давления взрыва и не получают повреждений - трещины в таком случае могут быть только на крышке. Такой случай является негарантийным и не может являться основанием для бесплатной замены аккумуляторной батареи или возмещения её стоимости, даже если он имел место в момент действующего гарантийного срока, определённого изготовителем.

Справедливости ради, надо отметить, что автоматические системы заливки на производстве автомобильных аккумуляторов иногда, очевидно, из-за сбоев автоматики, недоливают электролит в аккумуляторные батареи и в некоторых случаях они выходят в продажу с неполным объёмом заполнения банок, что создаёт опасность скопления газов и взрыва. Такое на практике встречается. Поэтому важно при установке новой аккумуляторной батареи на автомобиль проводить контроль за наличием нормального уровня электролита в каждой банке (при наличии пробок, конечно). Иногда это позволяет избежать неприятностей.

Мы все в опасности, каждый из нас содержит дома (в кармане, на работе) портативные бомбы, способные нанести серьезный вред, вплоть до летального исхода. А дело все в опасной технологии сборки которая стала стандартом для всего мира и ничуть не пугает социум.

Литий-ионный аккумулятор

Сегодня мы все используем массу различных устройств и технических новшеств, работающих на базе литий-ионных аккумуляторов. Это тип электрического аккумулятора, отличающийся от других подобных энергоносителей своей универсальностью, высокой плотностью энергии и неприхотливостью в плане обслуживания.

Несмотря на свои положительные характеристики, подобные батареи представляют собой определенную угрозу. Аккумуляторы данного типа могут взорваться, повредить или уничтожить имущество и, что страшнее, нанести тяжкий вред здоровью или вовсе привести к гибели.

Тем не менее литий-ионные аккумуляторы широко распространены в различных сферах жизни человека. Подобный тип энергоносителя можно обнаружить в автомобилях, самолетах, а главное, в смартфонах и планшетах, которые основная масса людей использует ежедневно, на постоянной основе. Грубо говоря, как было сказано выше, все современное общество носит с собой которые могут быть активированы в случае оплошности, по несчастливой случайности или из-за халатности производителя.

Возможные причины взрыва аккумулятора

Литиевые аккумуляторы протестированы временем и считаются относительно безопасными, если соблюдать все рекомендации производителя, но как часто кто-то хотя бы интересуется инструкцией? Любое нарушение может повлечь за собой печальные последствия. Например, резкое изменение температуры, которое является одной из самых распространенных причин, по которым батареи выходят из строя. В этом случае литий-ионная батарея начинает вырабатывать газ, аккумулятор становится значительно пухлее, в редких случаях можно обнаружить течь. И тот и другой симптом является поводом для незамедлительного прекращения использования устройства, отсоединения батареи и ее грамотной утилизации. Помимо изменения термальных условий, есть ряд других распространенных причин, ведущих к взрыву батареи, на которых стоит акцентировать внимание.

Физическое воздействие и кустарный ремонт

Любое повреждение, изгиб или удар могут привести к чрезмерному нагреву батареи, что непременно повлечет за собой взрыв. То же самое касается проколов, которые часто сопровождают ремонтные работы.

«Мастера на все руки» нередко прибегают к ремонту всего и вся, не обращаясь за помощью к профессионалам. Возможно, новый опыт - это даже здорово, люди развивают свои навыки и экономят деньги, но когда речь заходит о литиевых батареях, следует забыть о своем «мастерстве», потому что разбирать и ремонтировать литий-ионные аккумуляторы нельзя. Это же касается и небольших «палаток», расположенных в торговых центрах и отвечающих за ремонт разного рода электроники.

Переразряд и износ

Как бы это иронично ни звучало, но даже если оставить литий-ионную батарею в покое, то он все еще остается опасным, так как может израсходовать критическую массу заряда. Обычно в таких случаях батарея просто выходит из строя и перестает функционировать, но человеческая глупость смелость не имеет границ. Было зарегистрировано немало попыток вернуть полностью разряженную батарею к жизни, просто поставив ее на зарядку (в функционирующем устройстве или без). И в том и в ином случае аккумулятор может замкнуть, мгновенно нагреться до температуры горения и воспламениться.

Так же, как и старый шкаф может развалиться в любой момент, может перегреться старый аккумулятор. По мере использования он изнашивается, теряет в объеме, повреждаются определенные детали. Придет время, и физические изменения в батарее потребуют замены.

Скандал с Galaxy Note 7

Самый глобальный аккумуляторный коллапс (на рынке мобильных устройств) произошел в 2016 году, вместе с релизом смартфона от компании Samsung. До ныне культовой даты взрыв аккумулятора телефона воспринимался как редкий, маловероятный несчастный случай. Летом 2016 года, когда в течение недели СМИ сообщило о более чем 35 случаях взрывов смартфонов Galaxy Note 7, все изменилось.

Note 7, к слову, был воспринят очень позитивно, аппарат угодил абсолютно всем, но, попытавшись обогнать конкурентов, Samsung просчиталась и серьезно подставилась. К началу сентября официальные представители корейской компании заявили о том, что разворачивают глобальную кампанию по возврату бракованных гаджетов. Телефоны предложили обменять на ту же самую модель, но якобы из новой партии. Не прошло и пары дней, как ситуация повторилась с новым размахом. Люди стали обращаться в Samsung еще чаще, начали гореть машины, портиться имущество, страдали люди, получая серьезные ожоги. В определенный момент корейцы сдали назад, приняв решение о прекращении продаж и сборки телефона.

Причины проблем с Galaxy Note 7

Спустя более чем полгода, по состоянию на январь 2017-го, в компании не дали никаких четких комментариев по поводу произошедшего инцидента. Многие аналитики и лица, знакомые с деятельностью компании, заявляют, что инженерам компании не удается воспроизвести взрыв в лабораторных условиях.

Независимые же организации склоняются к тому, что взрыв происходит из-за проблем с контроллером питания. Сложная (плотная) конструкция смартфона, включающая в себя изогнутый дисплей, спровоцировала соприкосновение двух деталей аккумулятора: катода и анода, что, в свою очередь, привело к чрезмерному нагреву. Литиевая батарея всегда стремится к повышению температуры, это нормально, но производитель должен был озаботиться тем, чтобы в определенный момент, смартфон был лишен питания. К сожалению, этого не произошло. И, вне зависимости от того, насколько аккуратны были пользователи со своими Samsung, взрыв аккумулятора стал массовой проблемой, касающейся всех без исключения.

Последствия для компании

Чтобы понять, чем обернулось подобное происшествие для компании, достаточно поставить себя на их место. Что подумает потребитель о продукте, который в одночасье стал посмешищем и угрозой для жизни? Скорее всего, станет избегать. Но одно дело - репутация, которая сегодня есть, завтра нет, а послезавтра снова есть, другое дело - реальные факты. В компании потерпели убытки, причем довольно серьезные и ощутимые для мобильного подразделения - 22 миллиарда долларов. Телефоны были дистанционно лишены возможности заряжаться, чтобы избежать дальнейших взрывов.

На данный момент телефон не производится, компания ведет расследование и остается лишь надеяться, что взрыв аккумулятора Samsung Note 7, послужит корейцам уроком, который сделает их сильнее.

Случаи взрывов iPhone

Несмотря на свое особое положение на рынке смартфонов и минимальный уровень брака, даже «яблочный» смартфон может превратиться в импровизированную бомбу. Один из самых последних случаев был взрыв новинки от компании Apple, смартфона iPhone 7, который один из поклонников якобы заказал в сети Интернет, а получил уже подорванный гаджет.

Никаких подтверждений относительно самопроизвольного возгорания iPhone так и не последовало, и этот случай списали на обычное раздувание слухов. К счастью владельцев свежих смартфонов из Калифорнии, взрыв аккумулятора «Айфона» стал лишь одним из немногих, вызванных неправильной эксплуатацией (в данном случае чрезмерное физическое воздействие), а не массовой проблемой.

Другие зарегистрированные случаи взрывов iPhone стали последствием короткого замыкания, произошедшего ввиду использования от стороннего производителя.

Как избежать взрыва?

Самое простое, что может сделать любой пользователь, так это заглянуть хоть раз в жизни в инструкции и узнать, насколько опасен аккумулятор в смартфоне, и какого ухода он требует.

Всегда следует точно соблюдать температурный режим, не оставлять смартфон под прямыми солнечными лучами слишком долго. Нельзя самостоятельно извлекать батарею в смартфонах, где эта возможность не предусмотрена производителем (речь идет о гаджетах с монолитным корпусом).

Отдавайте предпочтение устройствам, имеющим хоть какое-то имя, проверенным временем, избегайте импульсивного приобретения самых «топовых» новинок.

Главное, нужно понимать, что взрыв литиевого аккумулятора это реально и очень опасно, по возможности не оставляйте гаджеты на зарядке без присмотра, кто знает, в какой момент технологии подведут и свершится возгорание.

Что дальше?

Сейчас в плане технологий - это самый дешевый, при этом самый энергоэффективный вариант для мобильных устройств и прочей электроники. Естественно, данный вид аккумуляторов до сих пор находится в приоритете.

На замену литиевым батареям могут прийти Несмотря на свое страшное название, подобный тип аккумуляторов совершенно безвреден для человека, а гаджету позволит жить от одного заряда в разы дольше, чем сейчас. К сожалению, развитие в этой области происходит довольно медленно и в ближайшее время подвижек ждать не стоит. Возможно, взрыв аккумулятора "Самсунг Note 7", не пройдет даром и заставит инженеров, работающих в сфере информационных технологий, поторопиться.