Какова температура возгорания литиевых аккумуляторных батарей?
То, что горящий литий тушить нужно не бытовыми огнетушителями, я знаю. Если знаете и вы, расскажите.
Сейчас меня больше интересует температура возгорания.
Горящий литий-ионный аккумулятор сложно потушить, потому что литий — это химический активный металл и другие вещества при попытке потушить обыкновенным огнетушителем вступают в химические реакции с компонентами многих огнетушителей, образуя взрывчатку. Это значит, что средство тушения не должно содержать кислород. Температура горения литий-ионного аккумулятора обычно составляет 900 градусов. Порошки, которые подойдут для тушения такого огня: нитрид бора, хлорид натрия (пищевая соль), карборунд. Чтобы потушить такой горящий аккумулятор, его надо быстро засыпать одним из предложенных веществ. Песок или воду для тушения такого огня использовать нельзя. Если горящий литий ионный аккумулятор нечем тушить, то нужно его откинуть подальше в безопасное место и дать ему догореть. Обычно такие аккумуляторы горят при повреждении и при перегреве, наиболее взрывоопасны полностью заряженные аккумуляторы.
Причины возгораний Li-ion аккумуляторов, как и чем их тушить
Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы внешне напоминают привычные пальчиковые батарейки, однако имеют огромное преимущество над ними в силе тока и емкости. Им нашлось применение в современных как бытовых приборах, так и в технике: от смартфонов до электромобилей.
Сотовый телефон. Почему они загораются и взрываются?
Следует помнить, что как и любая другая батарейка, литий-ионный аккумулятор несет в себе некоторые риски. Несмотря на то, что такая батарейка имеет относительно небольшой размер, последствия ее взрыва могут быть весьма печальными. Неправильная эксплуатация и утилизация могут стать причиной ожога, отравления и загрязнения окружающей среды.
Но, пожалуй, самое страшное, что может случиться в квартире – это пожар. А значит, каждый обязан быть в курсе того, что делать, если причиной возгорания стал литий-ионный аккумулятор.
Прежде всего следует отметить, что возгорание аккумулятора этого типа – крайне редкое дело. Он скорее вздуется, и из него вытечет электролит, но тем не менее в новостях каждый год описывают случаи взрыва аккумуляторов у смартфонов и прочих гаджетов.
Причины взрыва
Для того чтобы понять отчего происходит самовозгорание литий-ионных аккумуляторов, стоит вспомнить школьный курс физики и химии. Причина кроется в коротком замыкании между катодом и анодом, при котором повышается сила тока, явление разогревает элемент питания. Когда температура нагрева находится в пределах 70-90° С расплавленный литий вступает в реакцию с электролитом.
Выделяются взрывоопасные вещества, но без кислорода взрыва не возникает. Верным решением в описанной ситуации станет-разлом корпуса. Так или иначе, возгорание все равно случится, но в данном случае это будет именно горение, а не взрыв. Предположим, что аккумулятор крепкий. В скором времени температура повысится до 200 °С, а материал катода начнет разлагаться с выделением кислорода. Ускорит процесс термическое разложение электролита.
Теперь самое время вспомнить, что присутствие углеводородов, окислителя в виде кислорода и высокая температурная отметка – идеальное сочетание для взрыва.
В дальнейшем стоит ожидать, что взрывной волной будет сорвана крышка батарейного отсека либо пострадает девайс целиком. Второй вариант несет в себя серьезную опасность для пользователя устройства. Не исключено что, нагрев аккумулятора достигнет температуры 660-900 °С. Явление станет свидетельством реакции электролита и графита, расплавится алюминиевый токоприёмник.
Короткое замыкание, как правило, становится следствием физического воздействия на батарею. Если при ударе анод и катод соприкоснутся, подобный исход запустит необратимую реакцию.
Еще одной причиной самовозгорания может стать банальный перегрев, вызванный эксплуатацией неподходящего зарядного устройства или длительного пребывания электроприбора под солнцем. Из-за воздействия высокой температуры АКБ распирает, скорость химических реакций значительно возрастает.
Старение аккумулятора тоже увеличивает риск возгорания смартфона, планшета и гироскутера.
Чаще всего взрываются батарейки, чей срок службы давно истек. По прошествии 4-5 лет корпус и внутренности батарейки претерпевают изменения вследствие действия электролита, и потому аккумулятор становится крайне уязвим к перепаду температур, вибрации, короткому замыканию и механическим повреждениям. Из-за замыкания химические вещества, содержащиеся внутри аккумулятора, вступают в реакцию и образуют газы. Он начинает греться и вздувается.
Разумеется, аккумулятор обладает защитой: это специальный клапан, который открывается под определенным давлением и позволяет газам выйти наружу. Но иногда скорость реакции внутри настолько велика, что происходит настоящий взрыв батарейки, при котором вы видим потоки искр. Так воспламеняются газы при контакте с кислородом из атмосферы.
Почему взрываются
Как тушить
Как бы мы не старались избежать неприятных ситуаций связанных с возгоранием АКБ, от приобретения некачественной продукции никто не застрахован. Столкнувшись с проблемой возгорания аккумулятора, принадлежащего смартфону, планшету или гироскутеру необходимо четко следовать правилам ликвидации горения:
- Оказавшись в неприятной ситуации – самое главное сохранять спокойствие.
- Если электроприбор задымил, находясь на зарядке – обесточьте его. Для этого нужно ограничить питание при помощи автомата на щитке или вытащить вилку из розетки. Ни в коем случае не касайтесь горящего устройства!
- Остановите поступление кислорода, он поддерживает горение. Накройте устройство кастрюлей или плотным одеялом.
Что делать, если загорелась аккумуляторная батарея мобильного устройства (гаджета)
Внимание. Если химическая реакция в аккумуляторе запущена, остановить ее вряд ли удастся. Либо она прекратится без всякого вмешательства, либо прибор взорвется. Как бы там ни было, стоит позаботиться о том, чтобы последствия были минимальными:
- Если обстоятельства позволяют, выбросьте прибор или батарею, туда, где горение и взрыв не навредит.
- Если времени для раздумья нет – накройте устройство чем-то, что плохо горит и сможет сдержать осколки при взрыве.
Важно. Для тушения чистого лития нельзя использовать воду, соединяясь с ней вещество образует взрывоопасную смесь.
К счастью в современных АКБ в чистом виде металлический литий не применяется, поэтому тушение водой им не повредит. Если же инцидент коснулся не перезаряжаемой литиевой батарейки, тут уж нужно поберечься.
Если устройство было подключено к сети, в первую очередь нужно выдернуть шнур из розетки. Горение аккумулятора от этого не прекратится, но так вы обезопасите себя и свою квартиру от больших повреждений. Постарайтесь отнести устройство в огнеупорное место, например, в ванну или кухонную раковину. Дайте ему просто выгореть и остыть, а затем утилизируйте.
Порошковый огнетушитель – самое действенное средство борьбы с горящим литий-ионным аккумулятором. Но в критической ситуации подойдут любые стандартные противопожарные меры: тушение водой, песком, плотной тканью.
Следует напомнить, что мы говорим об аккумуляторах маленького размера. Тушение водой крупных Li-ion батарей, которыми оснащены электромобили, крайне опасно из-за бурной реакции лития с водой.
Взрывы аккумуляторов: причины, следствия и методы защиты
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.
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».
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
Пожароопасность литиевых аккумуляторов
Представить современную жизнь без литиевых аккумуляторов невозможно, они окружают нас везде — смартфоны, носимая электроника, аккумуляторные электроинструменты, электротранспорт, различные погрузчики, поломоечные машины и т.д. и т.п. Во многих сферах использование именно литиевых аккумуляторов является наилучшим решением, поскольку по таким параметрам как удельная энергоемкость и количество циклов заряда-разряда они являются лидерами, и ушли далеко вперед по сравнению со своими свинцовыми, NiCd и NiMH собратьями.
Рассматривать все плюсы и минусы «лития» сегодня мы не будем, а сосредоточимся на одном весьма серьезном недостатке — пожароопасность. Действительно, одной из самых главных проблем Li-ion аккумуляторов является вероятность возгорания, ведь в таком случае может пострадать не только устройство, в котором находилась батарея, но и все его окружающие пространство.
Мы постараемся разобраться во всех аспектах пожароопасности литиевых аккумуляторов и ответить на следующие вопросы:
- типы химии литиевых аккумуляторов. Насколько подвержены возгоранию те или иные виды аккумуляторов?
- из-за чего может загореться аккумулятор?
- техника безопасности. Что необходимо для безопасной эксплуатации аккумуляторов?
- что делать в случае возникновения экстренной ситуации?
Пожароопасность различных типов литиевых аккумуляторов
Многие слышали, что аккумуляторы могут загореться, но далеко не все задавались вопросом — а все ли аккумуляторы одинаково пожароопасны? Давайте разберемся.
Существует несколько видов литиевых аккумуляторов:
- Li-ion.
- Li-pol.
- LiFePO4.
- LTO.
Li-ion
Начнем с одного из самых распространенных типов — Li-ion. Аккумуляторы данного типа обладают высокой энергоемкостью (до 280 Вт*ч/кг), наиболее часто встречаются в формате цилиндрических ячеек различных типоразмеров, самые популярные — 18650, 21700, 32650. Из таких элементов чаще всего собирают аккумуляторные батареи для электровелосипедов, электрокаров, аккумуляторного инструмента и т.д.
Минимальное напряжение для Li-ion аккумулятора варьируется от 2,5 до 2,75V, максимальное — от 4,2 до 4,35V.
В свою очередь Li-ion аккумуляторы имеют разные типы химии:
ICR — в аккумуляторах с такой маркировкой в качестве материала катода используется кобальт лития. Главным преимущество таких аккумуляторов является их стоимость. У них сравнительно небольшая емкость (2000-2500mA*h) и низкие показатели токоотдачи (1-2C).
Используются они, например, в АКБ для ноутбуков. Это самый небезопасный тип Li-ion аккумуляторов, они наиболее чувствительны к перезаряду, перегреву, и механическим повреждениям. Категорически не рекомендуется использовать без платы BMS, а так же в устройствах потребляющих большие токи(>2C).
IMR — в аккумуляторах с такой маркировкой в качестве материала катода используется литий-марганец. Этот тип Li-ion аккумуляторов способен выдерживать токи до 4-10C, что значительно расширяет область их применения. Емкость приблизительно такая же, как и у ICR — до 2500mA*h.
Этот тип аккумуляторов более безопасен, в сравнении с ICR, поскольку гораздо меньше подвержен нагреву в диапазоне рабочих токов.
INR — в аккумуляторах с такой маркировкой в качестве материала катода используется никелат лития. Этот тип Li-ion аккумуляторов способен выдерживать токи до 4-10C, но в отличии от IMR может иметь гораздо более высокую емкость — до 3500mA*h. Так же не значительно подвергнут нагреву, при соблюдении рабочих токов.
NCR — в аккумуляторах с такой маркировкой в качестве материала катода используется
никелат лития и кобальт. Этот тип Li-ion аккумуляторов способен выдерживать токи до 2C. Имеет высокую емкость — до 3500mA*h. Главным преимуществом является высокий срок службы — более 500 циклов заряда-разряда. При сборке АКБ из NCR элементов следует учесть, что, если работа батареи планируется на токах, близким к максимально допустимым, то рекомендуется позаботится о контроле температуры, такой возможностью обладают некоторые платы BMS.
Причины возгорания Li-ion аккумуляторов
Основные причины возгорания — это перегрев или механические повреждения.
Если повреждение аккумулятора достаточно сильное, то возгорание может произойти моментально.
Что касается перегрева, он может быть вызван несколькими факторами:
- внешнее тепловое воздействие;
- короткое замыкание;
- перезаряд;
- использование аккумулятора при токах, выше допустимых.
Если элемент нагревается до 80-90°C, может запустится химическая реакция, которая продолжит его нагревать, при достижении температуры 180-200°C происходит самовозгорание с дальнейшим повышением температуры вплоть до 900°С
Стоит отметить, что, во многих Li-ion аккумуляторах установлен защитный клапан. Это устройство, которое сбрасывает избыточное давление из элемента в случае его перегрева, а так же размыкает электрическую цепь в районе его плюсового контакта. Благодаря защитному клапану во многих экстренных ситуациях удается избежать возгорания и взрыва.
Так же существуют элементы со встроенными платами защиты, которые контролируют минимальное и максимальное напряжение, а так же ограничивают ток. Такие аккумуляторы имеют немного большую длину, и более высокую цену.
Li-pol
Li-pol аккумуляторы очень близки по своим характеристикам к Li-ion. Они широко используются в мобильных устройствах, носимой электронике, RC моделях и Т.Д. обладают еще большей энергоемкостью, чем Li-ion. Рабочий диапазон напряжения — минимальное от 2,5 до 2,75V, максимальное — от 4,2 до 4,35V. Ключевое отличие от Li-ion — это огромная разнообразность типоразмеров.
Все причины возгорания Li-ion элементов справедливы и для Li-pol, но в сравнении с Li-ion такие аккумуляторы гораздо более чувствительны к механическим повреждениям, они «не любят» тряску, и не имеют защитных клапанов.
LiFePO4
Данный тип аккумуляторов чаще всего используется в качестве замены свинцовых АКБ, в резервных источниках питания, а так же в различном электротранспорте. В сравнении с Li-ion имеет более низкую энергоемкость — до 190–250 Вт*ч/кг.
Минимальное напряжение — 2,5V, максимальное — 3,65V.
Это более безопасный тип литиевых аккумуляторов, они имеют очень высокую термическую и химическую стабильность, Т.Е. при перегреве LiFePO4 не самовозгорается. Но так же стоит понимать, что хоть LiFePO4 и не склонен химическому горению, неисправная АКБ, например, при коротком замыкании способна разогреться до высоких температур, что в свою очередь может спровоцировать возгорание окружающих батарею предметов.
LTO
Литий-титанатные аккумуляторы используются там, где требуется большая токоотдача, например, в автомобильных АКБ. Характеризуются высочайшей долговечностью — до 25000 циклов заряда-разряда. Имеют еще более низкую энергоемкость — до 110 Вт*ч/кг.
Минимальное напряжение на элементе — 1,6V, максимальное — 2.7V.
Так же, как и LiFePO4, литий-титанат считается довольно безопасным типом аккумуляторов, т.к. не подвержен самовозгоранию в случае возникновения нештатной ситуации, а так же способен выдерживать огромные токи заряда и разряда.
Техника безопасности. Какие правила следует соблюдать, для безопасного использования литиевых аккумуляторов.
В первую очередь, конечно же, стоит позаботиться о качестве продукта, который вы хотите использовать, будь то ячейки, или готовые аккумуляторные батареи. Стоит использовать товар только от надежных производителей, ведь заказывая аккумуляторы и АКБ у сомнительных поставщиков, есть риск получить не только несоответствие заявленным характеристикам, но и неприятности в виде пожара. Так, например, были случаи, когда особо некачественные аккумуляторы загорались сами по себе во время зарядки, даже если все условия эксплуатации были соблюдены.
Для безопасной работы аккумуляторов необходимо соблюдать следующие условия:
Не допускать перезаряда и переразряда аккумуляторов.
Следить, что бы температура аккумуляторов не поднималась выше 60°C.
Не использовать аккумуляторы, которые были подвергнуты механическим повреждениям, даже если на первый взгляд с ними ничего не произошло.
Не оставлять аккумуляторы в разряженном состоянии, это может привести не только к их деградации, но и к повышению внутреннего сопротивления, что в свою очередь вызовет больший нагрев.
У аккумуляторных батарей обязательно должна быть установлена плата BMS, исключением являются только те случаи, когда устройством предусмотрено отсутствие BMS в АКБ, например — моноколесо.
Не заряжать аккумуляторы при отрицательной температуре.
Соблюдение этих правил сведет к минимуму все риски, связанные с использованием литиевых аккумуляторов.
Действия в экстренной ситуации
В случае если произошло возгорание Li-ion или Li-pol АКБ следует помнить, что это химическое горение, т.е. порошковые и углекислотные огнетушители будут неэффективны, в такой ситуации необходимо как можно быстрее залить его водой, это снизит температуру, и остановит реакцию. В случае если воды не оказалось под рукой, то самым правильным решением будет убедиться в отсутствии горючих предметов рядом с аккумулятором, и дать ему выгореть, отойдя на безопасное расстояние.
печально известный galaxy note 7. Последствия самовозгорания батареи.
Стоит отметить, что литиевые аккумуляторы продолжают совершенствоваться, с каждым годом производители стараются делать их не только более емкими, но и более безопасными (защитные клапаны, встроенные платы защиты). В общем и целом, при соблюдении простых правил, литиевые аккумуляторы являются надежным и безопасным источником хранения энергии с массой преимуществ.