Каждый сотовый телефон (а также ноутбук и почти все с аккумулятором) использует LiIon / LiPo (по существу, эквивалентный для целей этого обсуждения). И вы правы: с точки зрения реальных случаев, литий-ионный и литий-полимерный - самый безопасный химический состав батарей, который можно широко использовать, не исключая.
И единственная причина, по которой эта вездесущая химия не убила вас и / или вашу семью несколько раз, заключается в том, что эти клетки не заряжаются без присмотра. Возможно, вы не посещаете его лично, но каждая из этих литий-ионных батарей имеет значительное количество схем защиты и контроля, которые постоянно встроены в комплект. Он действует как привратник. Он контролирует каждую ячейку в батарее.
- Он отключает выходные клеммы и предотвращает их перезарядку.
- Он отключает выход, если они разряжаются при слишком высоком токе.
- Он отключает выход, если он ЗАРЯЖЕН при слишком высоком токе.
- Если какая-либо из ячеек выходит из строя, выход отключен.
- Если какая-либо ячейка становится слишком горячей, она отключает выход.
- Если какой-либо из элементов чрезмерно разряжен, он отключает выход (и постоянно - если вы забудете заряжать литий-ионный аккумулятор слишком долго, вы обнаружите, что он больше не будет заряжаться. Он эффективно разрушен, и защита схема не позволит вам заряжать клетки).
Действительно, каждая отдельная батарея телефона, батарея ноутбука *, независимо от того, какая батарея является литиевой, является наиболее тщательно отслеживаемой, тщательно исследуемой и активно управляемой, диаметрально противоположной «необслуживаемой», которую можно получить за батарею.
И причина, по которой так много дополнительных проблем, заключается в том, что литий-ионные батареи на самом деле настолько опасны . Им нужна схема защиты, чтобы быть в безопасности, и они даже удаленно не безопасны без нее. Другие химические препараты, такие как NiMH или NiCad, могут использоваться относительно безопасно, как голые клетки, без какого-либо контроля. Если они становятся слишком горячими, они могут выпустить воздух (что случилось со мной лично), и это может быть довольно поразительно, но это не сожжет ваш дом или посадит вас на длительное пребывание в ожоговом блоке. Литий-ионные аккумуляторы сделают и то и другое, и это в значительной степени единственный результат. По иронии судьбы литий-ионные аккумуляторы стали самой безопасной упакованной батареей, поскольку являются наиболее опасным химическим составом аккумуляторов.
Вам может быть интересно, что на самом деле делает их такими опасными.
Другие аккумуляторные батареи, такие как свинцово-кислотные или NiMH или NiCad, не находятся под давлением при комнатной температуре, хотя тепло создает некоторое внутреннее давление. У них также есть водные, негорючие электролиты. Они накапливают энергию в форме относительно медленной реакции окисления / восстановления, скорость выделения энергии которой слишком мала, чтобы, скажем, заставить их испускать 6-футовые струи пламени. Или любое пламя, правда.
Литий-ионные аккумуляторы принципиально разные. Они накапливают энергию, как источник. Это не метафора. Ну как две пружины. Ионы лития проталкиваются между атомами ковалентно-связанных материалов анода, раздвигая их и «растягивая» связи, накапливая энергию. Этот процесс называется интеркаляцией . При разряде ионы лития выходят из анода в катод. Это очень сильно электромеханически, и как анод, так и катод испытывают значительные механические нагрузки из-за этого.
Фактически, как анод, так и катод поочередно увеличивают или уменьшают физический объем в зависимости от состояния заряда аккумулятора. Это изменение в объеме неравномерно, поэтому полностью заряженная литий-ионная батарея фактически оказывает нетривиальное давление на свой контейнер или другие его части. В отличие от других химикатов, литий-ионные аккумуляторы обычно находятся под большим внутренним давлением.
Другая проблема заключается в том, что их электролит представляет собой летучий, чрезвычайно легковоспламеняющийся растворитель, который будет гореть довольно быстро и легко.
Сложная химия литий-ионных ячеек даже не до конца понятна, и есть несколько разных химикатов с разными уровнями реактивности и присущей им опасности, но те, которые имеют высокую плотность энергии, могут все подвергнуться тепловому побегу. В основном, если они становятся слишком горячими, ионы лития начнут реагировать с кислородом, хранящимся в виде оксидов металлов в катоде, и выделять еще больше тепла, что еще больше ускоряет реакцию.
Что неизбежно приводит к тому, что батарея самовоспламеняется, распыляет легко воспламеняющийся электролит растворителя из себя и быстро воспламеняет ее, теперь, когда имеется свежая подача кислорода. Это всего лишь бонусный огонь, однако все еще остается тонна огня от окисления металлического лития с достаточным запасом кислорода внутри.
Если им становится слишком жарко, это случается. Если они перегружены, они становятся нестабильными, и механический удар может заставить их взорваться, как граната. Если они перегружены, часть металла в катоде подвергается необратимой химической реакции и образует металлические шунты. Эти шунты будут невидимы до тех пор, пока зарядка не расширит часть батареи до такой степени, что разделительная мембрана будет пробита одним из этих шунтов, что приведет к короткому замыканию, что, конечно, приведет к возгоранию и т. Д. любовь.
Итак, чтобы быть ясным, перезарядка не только опасна, но и чрезмерно разряжена, и батарея будет ждать, пока вы не накачаете тонну энергии обратно, прежде чем эффектно обрушится на вас, без каких-либо предупреждений или измеримых признаков ,
Это охватывает потребительские батареи. Тем не менее, все эти защитные схемы не в состоянии смягчить опасность применения с высоким расходом. Высокий сток генерирует немалое количество тепла (что плохо) и, что еще более тревожно, он вызывает огромные механические нагрузки на анод и катод. Трещины могут образовываться и расширяться, приводя к нестабильности, если вам не повезло, или просто к сокращению срока полезного использования, если он не слишком серьезен. Вот почему вы видите LiPos с рейтингом «С», или как быстро они могут быть безопасно разряжены. Пожалуйста, отнеситесь к этим оценкам серьезно и обесцените их, как из-за безопасности, так и потому, что многие производители просто лгут о рейтинге C своих батарей.
Несмотря на все это, иногда RC Lipo просто загорается без причины. Вы абсолютно должны прислушаться к предупреждениям, чтобы никогда не обвинять их без присмотра, и все остальное. Вы должны купить защитную сумку, чтобы зарядить их, потому что это может помешать вашему дому сгореть (возможно, с вами или с близкими внутри). Даже если риск очень низкий, ущерб, который он может нанести, огромен, и меры, необходимые для уменьшения большей части этого потенциала ущерба, тривиальны.
Не игнорируйте все, что вам говорят - это все на месте. Это исходит от людей, которые научились уважать LiPos за то, что они есть, и вы тоже должны. Чего вы определенно хотите избежать, так это того, чтобы этот урок преподал вам литий-ионный аккумулятор вместо одноранговых онлайн и офлайн. Последний может поджечь вас на форуме, но первый буквально подожжет вас.
Давайте посмотрим несколько видео взрыва материала!
Позвольте мне немного подробнее рассказать о том, как они терпят неудачу. Я обсуждал механизм, но что на самом деле происходит? Литий-ионные аккумуляторы действительно имеют только один режим отказа, который является своего рода взрывом, после чего в течение нескольких секунд вырабатывается потрясающе большое количество огня в гигантской струе пламени, а затем после этого продолжаются общие действия, связанные с горением. Это химический пожар, поэтому вы не можете его погасить (литий-ионные батареи будут по-прежнему стрелять огромными струями огня даже в космическом вакууме. Окислитель содержится внутри, ему не нужен воздух или кислород для горения). О, и бросание воды на литий не приносит пользы , по крайней мере, с точки зрения уменьшения пожара.
Вот список «лучших хитов» некоторых хороших примеров неудач. Обратите внимание, что это иногда случается в корпусах RC с большим стоком даже при соблюдении надлежащих мер безопасности. Сравнение приложений с высоким энергопотреблением с гораздо более безопасными и более низкими токами телефонов не совсем корректно. Сотни ампер - несколько сотен миллиампер.
Отказ самолета RC.
Нож наносит удары по размеру батареи смартфона.
Заряженный LiPo самопроизвольно взрывается.
Аккумулятор ноутбука при тепловом разгоне слегка нажимается, что приводит к его взрыву.