انفجار باتری لیتیوم یون: علت، خطر، و نکات ایمنی

بسیاری از مردم عادت دارند گوشی های خود را یک شبه شارژ کنند، در حین شارژ بازی انجام دهند و یا حتی پس از افتادن و خم شدن گوشی خود را نادیده بگیرند.

این رفتارهای به ظاهر معمولی به طور مداوم باتری های لیتیومی را به محدودیت های فیزیکی خود سوق می دهد.داغ شدن بیش از حد باتری، بوهای عجیب و غریب یا حتی تورم جزئی در واقع آخرین "سیگنال های ناراحتی" باتری به شما هستند.

برای محافظت از دستگاه‌های شما و ایمنی خانواده‌تان، ما این جامع را گردآوری کرده‌ایمباتری لیتیومیراهنمای ایمنی: از انتخاب لوازم جانبی تایید شده تا رسیدگی به شرایط آتش سوزی اضطراری، این دانش حیاتی چیزی است که هر کاربر مکرر الکترونیک باید آن را حفظ کند.

کدام نوع از باتری های لیتیومی مستعد انفجار هستند؟

از نظر فنی، همه انواع باتری‌های لیتیومی در شرایط شدید خطر آتش‌سوزی یا انفجار را به همراه دارند، اگرچه میزان خطر بسته به ترکیب شیمیایی آنها متفاوت است.اکسید لیتیوم کبالت (LCO)باتری ها در حال حاضر بیشترین مستعد ابتلا به چنین حوادثی هستند. به دلیل چگالی انرژی بسیار بالا و پایداری حرارتی نسبتاً ضعیف، آنها به راحتی می توانند در صورت شارژ بیش از حد یا در معرض ضربه های خارجی، متحمل فرار حرارتی خشونت آمیز شوند.

علاوه بر این،نیکل منگنز کبالت (NMC)وآلومینیوم نیکل کبالت (NCA)باتری‌های-که معمولاً در تلفن‌های هوشمند و لپ‌تاپ‌ها استفاده می‌شوند-بازدهی{{2} بالایی دارند، اما نیکل و کبالت موجود در آنها در دماهای بالا بسیار واکنش‌پذیر می‌شوند. اگر یک اتصال کوتاه داخلی رخ دهد، سرعت واکنش فوق العاده سریع است و گرمای کافی برای ایجاد آتش سوزی یا حتی انفجار تولید می کند.

در مقابل،لیتیوم فسفات آهن (LFP)باتری ها به طور قابل توجهی ایمن تر هستند. آنها دمای فرار حرارتی بسیار بالاتر و ساختار مواد پایدارتری دارند. حتی زمانی که آسیب می بینند، معمولاً به جای انفجار شدید، فقط دود منتشر می کنند یا آتش می گیرند.

چه چیزی باعث انفجار باتری لیتیوم یونی می شود؟

از منظر فیزیکی و شیمیایی، دلیل اصلی منفجر شدن باتری لیتیوم{0} یونی یک واکنش زنجیره ای است که به نامفرار حرارتی. به زبان ساده، این زمانی اتفاق می‌افتد که حرارت تولید شده در داخل باتری بسیار بیشتر از سرعتی باشد که می‌تواند با آن پراکنده شود، که باعث می‌شود دما از کنترل خارج شود و در نهایت منجر به آتش‌سوزی یا انفجار شود.

محرک های خاص این پدیده را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد:

1. اتصال کوتاه داخلی

این شایع ترین و اغلب پنهان ترین علت است. زمانی کهجدا کننده(لایه فوق- نازکی که الکترودهای مثبت و منفی را از هم جدا می‌کند) آسیب دیده است، الکترودها مستقیماً لمس می‌شوند. این یک موج عظیم در جریان ایجاد می کند و گرمای شدید تولید می کند. این شکست می تواند ناشی از:

• قدیمی شدن باتری:دوچرخه‌سواری طولانی‌مدت می‌تواند منجر به رشد "دندریت‌های لیتیومی"-ساختارهای میکروسکوپی و سوزنی{2}} شود که در نهایت می‌توانند جداکننده را سوراخ کنند.
• ایرادات ساخت:ناخالصی‌های فلزی ریز وارد شده در طول تولید می‌توانند باعث اتصال کوتاه در اواخر عمر باتری شوند.

2. آسیب جسمی و استرس

باتری های لیتیومی به طرز شگفت انگیزی شکننده هستند. هر گونه شدیدضربه، خرد کردن، یا نفوذمی تواند ساختار داخلی را از نظر فیزیکی تخریب کند. به عنوان مثال، افتادن تلفن و فرورفتن باتری، یا برخورد با سرعت زیاد در یک وسیله نقلیه الکتریکی، می‌تواند باعث ایجاد اتصال داخلی سریع-در مقیاس بزرگ شود، که اغلب باعث پارگی محفظه و مشتعل شدن محتویات در تماس با هوا می‌شود.

3. اختلالات شارژ (شارژ بیش از حد و شارژ معیوب)

اگر مدار حفاظتی باتری از کار بیفتد،شارژ بیش از حدمی تواند باعث فروپاشی ساختار کاتد شود. سپس یون های لیتیوم اضافی به صورت لیتیوم فلزی روی سطح آند جمع می شوند که می تواند جداکننده را سوراخ کند. بعلاوه، استفاده از-شارژرهای{2}}قدرت بالا یا کابل‌های{3}}با کیفیت پایین ناسازگار می‌تواند باعث داغ شدن سریع باتری شود. اگر گرما نتواند فرار کند، باعث فرار حرارتی می شود.

4. محیط‌های{1}}درجه حرارت بالا

باتری های لیتیومی به شدت به گرما حساس هستند. قرار دادن دستگاه در ماشین داغ زیر نور مستقیم خورشید، یا اتلاف حرارت ضعیف در هنگام شارژ یا دشارژ کردن، واکنش های شیمیایی داخلی را تسریع می کند. هنگامی که دما به نقطه بحرانی (معمولاً بین 130 تا 150 درجه) می رسد، جداکننده ذوب می شود، الکترولیت شروع به تجزیه و انتشار گازهای قابل اشتعال می کند و در نهایت منجر به احتراق یا انفجار شدید می شود.

نشانه هایی که باتری شما ممکن است در خطر انفجار باشد

برای تشخیص اینکه آیا باتری در معرض خطر انفجار است یا خیر، چندین علامت هشدار بصری وجود دارد. اگر متوجه هر یک از موارد زیر شدید، باید فوراً استفاده از دستگاه را متوقف کنید:

1. تورم باتری (بارزترین علامت)

اگر متوجه شدید قاب پشتی گوشی تان برآمده است، صفحه کلید لپ تاپ شما تاب می یابد یا بدنه باتری مانند پر از هوا «پف کرده» به نظر می رسد، این نشانه واضحی است کهگاز جمع شده استداخل باتری این بدان معناست که ساختار شیمیایی داخلی از کار افتاده است و هر لحظه ممکن است به دلیل فشار زیاد یا پاره شدن جداکننده آتش بگیرد.

2. گرمای غیر طبیعی

اگر دستگاه شما در حین شارژ یا در حال استفاده برای لمس خیلی داغ شود (به استثنای گرمای مورد انتظار از بازی های سنگین)، یا اگردر حالت بیکار بدون دلیل گرم می شود، نشان می دهد که ممکن است یک اتصال کوتاه میکرو-از قبل در داخل رخ داده باشد.

3. بوهای عجیب یا دود

اگر بوی تند به مشام می رسدبوی اسیدی، فلزی یا سوزاننده، این معمولاً نشانه نشت الکترولیت یا دود شدن داخلی است. اگر حتی یک لکه دود ضعیف مشاهده کردید، فورا دستگاه را به مکانی باز و دور از مواد قابل اشتعال ببرید.

4. بی نظمی شارژ

اگر باتریدرصد به شدت پرش می کند(به عنوان مثال، از 50٪ به 10٪ فوراً کاهش می یابد) یا اگر اصلاً از شارژ کردن خودداری کند، سلول های باتری به شدت قدیمی یا آسیب دیده اند و آنها را بسیار ناپایدار می کند.

5. نشت یا تغییر رنگ

ظاهر شدن مایع روغنی یا آثار خوردگی روی سطح باتری به این معنی است که پوشش بیرونی آسیب دیده است. از آنجایی کهباتری های لیتیومیواکنش شدید با رطوبت و هوا، این حالت بسیار خطرناک است.

سناریوهای رایج که در آن باتری ها منفجر می شوند

در زندگی واقعی، انفجار باتری لیتیومی بیشتر اتفاق می افتددر طول فرآیند شارژبه خصوص هنگام استفاده از شارژرهای ارزان قیمت، شارژ کردن در دمای بالا-یا محیط‌های بسته، یا وصل ماندن دستگاه برای مدت‌های طولانی پس از پر شدن دستگاه- که همه اینها به طور قابل توجهی خطر فرار حرارتی را افزایش می‌دهند.

یکی دیگر از سناریوهای{0}درخطر بالا این استقرار دادن باتری در معرض ضربه فیزیکی شدیدمانند انداختن گوشی از ارتفاع و تغییر شکل ساختار داخلی آن، یا ضربه شدید شاسی وسیله نقلیه الکتریکی در حین رانندگی؛ چنین آسیب فیزیکی آنی به راحتی می تواند باعث ایجاد یک اتصال کوتاه داخلی شود.

علاوه بر این،رها کردن دستگاه ها در محیط های شدیدیک خطر بزرگ است، مانند فراموش کردن تلفن یا پاوربانک روی داشبورد آفتاب‌گرفته-در تابستان، یا استفاده طولانی‌مدت-در تنظیمات مرطوب یا خورنده، که پیری باتری و خرابی بدنه را تسریع می‌کند.

در نهایت،جداسازی یا اصلاح غیر مجاز(مانند جایگزینی یک باتری با یک نسخه-غیر اصلی- با ظرفیت بالا) اغلب فاقد مدارهای حفاظتی حرفه ای و عایق حرارتی است، که باعث می شود در طول استفاده روزانه به شدت مستعد آتش سوزی یا انفجار باشد.

چگونه می توان با خیال راحت با باتری آسیب دیده یا متورم برخورد کرد؟

وقتی با باتری آسیب دیده یا متورم سروکار دارید، اولین قدم مهم این است کهبلافاصله شارژ آن را متوقف کرده و دستگاه را خاموش کنید; هرگز سعی نکنید برآمدگی را فشار دهید یا بدنه را با اجسام تیز سوراخ کنید، زیرا این کار مستقیماً باعث واکنش الکترولیت با هوا و ایجاد آتش سوزی شدید یا حتی انفجار می شود.

شما باید به سرعت دستگاه را به یکفضای باز و به خوبی{0}}به دور از مواد قابل اشتعال(مانند مبلمان چوبی، پرده یا فرش)؛ در صورت امکان، آن را به طور موقت در یک ظرف فلزی غیر قابل احتراق-یا یک سطل پر از ماسه قرار دهید. در حین جابجایی، سعی کنید از دست زدن به هرگونه مایعی که نشت می کند با دستان خالی خودداری کنید-برای جلوگیری از سوختگی شیمیایی بهتر است از دستکش های محافظ استفاده کنید.

به هیچ وجه نباید چنین باتری را در سطل زباله معمولی بیندازید، زیرا فشرده سازی در حین حمل و نقل یا پردازش زباله می تواند به راحتی آتش را مشتعل کند. روش صحیح این است که با یک مرکز بازیافت زباله الکترونیکی حرفه ای محلی تماس بگیرید یا محل تخلیه{1}مطابق با زباله های خطرناک را پیدا کنید. در طول حمل و نقل، از یک کیسه پلاستیکی غیر رسانا یا نوار روی پایانه های باتری استفاده کنید تا از ایمنی در طول فرآیند اطمینان حاصل کنید.

اقدامات پیشگیرانه برای جلوگیری از انفجار باتری

برای به حداقل رساندن خطر انفجار باتری لیتیومی، می توانید اقدامات پیشگیرانه زیر را انجام دهید:

• از لوازم جانبی اصلی یا تایید شده استفاده کنید:همیشه به شارژرها و کابل‌های اصلی بچسبید یا مارک‌های{0} شخص ثالث را انتخاب کنیدگواهینامه 3C، UL یا CE. شارژرهای با کیفیت پایین-اغلب فاقد حفاظت از اضافه ولتاژ و جریان بیش از حد بحرانی هستند که محرک اصلی برای فرار حرارتی است.

• اجتناب از محیط های با دمای شدید: باتری های لیتیومیبه گرما بسیار حساس هستند.هرگز تلفن یا پاوربانک خود را در خودرو در معرض نور مستقیم خورشید قرار ندهیدو از شارژ کردن آنها در نزدیکی رادیاتورها یا در نقاط آفتابی خودداری کنید. به طور مشابه، سرمای شدید می تواند به ساختار داخلی باتری آسیب برساند.

• اطمینان از اتلاف گرما مناسب:هنگام شارژ، دستگاه خود را روی یک سطح سخت و صاف (مانند میز) قرار دهید.از شارژ روی بالش، رختخواب یا مبل خودداری کنید، زیرا این مواد نرم گرما را به دام می اندازند و باعث می شوند دمای باتری به سرعت بالا برود.

• جلوگیری از ضربه فیزیکی:سعی کنید از افتادن، فشردن یا ضربه زدن به دستگاه خودداری کنید. اگر تلفن شما آسیب فیزیکی بزرگی را متحمل شود، ممکن است باتری داخلی تغییر شکل داده یا دارای اتصال کوتاه میکرو-حتی اگر صفحه نمایش ترک نخورده باشد. توصیه می شود آن را به صورت حرفه ای بررسی کنید.

• محدوده شارژ سالم را حفظ کنید:سعی کنید اجازه ندهید باتری قبل از شارژ به طور کامل تا 0٪ تخلیه شود و از ثابت نگه داشتن آن برای مدت طولانی در 100٪ خودداری کنید. نگه داشتن شارژ بین20% و 80%به طور قابل توجهی پایداری شیمیایی را بهبود می بخشد.

• کاهش{0}کارهای پرقدرت هنگام شارژ:هنگام شارژ از اجرای بازی های سه بعدی بزرگ یا نرم افزارهای ویرایش ویدیو خودداری کنید. این باعث می شود باتری به طور همزمان با گرمای شارژ و گرمای عملیاتی مقابله کند و خطر داغ شدن بیش از حد را افزایش دهد.

• به طور مرتب علائم هشدار دهنده را بررسی کنید:اگر متوجه دستگاه خود شدیدداغ شدن غیرمعمول، سرعت شارژ به میزان قابل توجهی کندتر، کاهش ناگهانی عمر باتری، یا برآمدگی جزئی بدنه، بلافاصله استفاده از آن را متوقف کنید و به دنبال جایگزین حرفه ای باشید. هرگز سعی نکنید به شارژ آن ادامه دهید.

اگر باتری لیتیوم یونی واقعا منفجر شود چه باید کرد؟

اگر یک باتری لیتیوم{0}یون واقعاً آتش بگیرد یا منفجر شود، قانون اصلی شما ایمنی شخصی است{1}}آرام بمانید و سریع عمل کنید.

اول از همه،مطلقاً سعی نکنید آتش باتری لیتیومی را با آب خاموش کنید; لیتیوم یک فلز بسیار واکنش پذیر است که می تواند در هنگام برخورد با آب گاز هیدروژن تولید کند و منجر به انفجار شدیدتر شود و الکترولیت نشت کننده می تواند در هنگام تماس بخارات سمی تولید کند.

اگر آتش کوچک و قابل کنترل است، با استفاده از a اولویت بندی کنیدخاموش کننده پودر خشک کلاس D(مخصوصاً برای آتش سوزی های فلزی)، یا آن را با مقادیر زیادی ماسه یا جوش شیرین خفه کنید. پتوی آتش نشانی اختصاصی نیز یک گزینه موثر است. اگر دستگاه به برق وصل باشد،بلافاصله برق را قطع کنیدفقط در صورتی که انجام این کار ایمن باشد، اما هرگز خطر دست زدن به خود دوشاخه را نداشته باشید.

اگر آتش را نتوان در عرض چند ثانیه کنترل کرد یا دود شدید تولید کرد،بلافاصله همه را تخلیه کنید، درها را ببندید تا گسترش گسترش یابد و به سرعت به یک منطقه بیرونی مخالف باد عقب نشینی کنید تا با خدمات اورژانس تماس بگیرید. حتی اگر به نظر می رسد که آتش پس از تخلیه شما خاموش شده است، بلافاصله به آن نزدیک نشوید.باتری های لیتیومیبه دلیل "اشتعال مجدد" بدنام هستند، جایی که فرار حرارتی داخلی می تواند ساعت ها یا حتی چند روز بعد آتش سوزی دیگری ایجاد کند.

نکات ایمنی طولانی مدت برای استفاده از باتری‌های لیتیوم یونی-

کلید ایمنی و طول عمر باتری لیتیوم{0} یون در این استکنترل دماوشارژ متوسط.

اول،گرما بدترین دشمن باتری است، بنابراین هرگز دستگاه خود را در محیط‌های{0}در دمای بالا، مانند ماشین پارک شده در آفتاب، شارژ نکنید یا آن را رها نکنید.

دوم، تمرینشارژ و تخلیه کم عمق: سعی کنید سطح باتری را بین نگه دارید20% و 80%در صورت امکان، از کاهش دادن آن به 0 درصد یا ثابت نگه داشتن آن در 100 درصد برای دوره های طولانی اجتناب کنید. اگر برای مدتی از دستگاه استفاده نمی‌کنید، آن را در جای خنک با باتری در حدود 50 درصد نگهداری کنید.

در نهایت،هرگز از شارژرهای آسیب دیده یا با کیفیت پایین- استفاده نکنیدو اگر متوجه باتری شدیدتورم، گرمای بیش از حد، یا بوی عجیب، فوراً استفاده از آن را متوقف کنید و آن را به درستی بازیافت کنید-هرگز سعی نکنید آن را فشرده یا جدا کنید.

سوالات متداول

چه چیزی باعث انفجار باتری در هنگام شارژ می شود؟

انفجار باتری در حین شارژ معمولاً نتیجه چندین شرایط غیرعادی است که همزمان رخ می دهد. دلایل اصلی شامل گرمای بیش از حد، تجمع گاز و اتصال کوتاه داخلی است.

به عنوان مثال، شارژ در ولتاژها یا جریان های فراتر از حد طراحی باتری (شارژ بیش از حد) می تواند باعث شکسته شدن الکترولیت و تولید گاز و افزایش فشار داخلی شود.

علاوه بر این، شارژرهای ناسازگار یا سیستم مدیریت باتری (BMS) ناکارآمد ممکن است نتوانند به موقع شارژ غیرعادی را متوقف کنند. اگر باتری دارای ایرادات تولیدی باشد، به شدت کهنه شده باشد، یا از نظر فیزیکی آسیب دیده باشد (مانند خرد کردن یا سوراخ شدن)، در هنگام شارژ شدن، نسبت به اتصال کوتاه داخلی حساس تر می شود، که می تواند باعث افزایش سریع دما شود و به طور بالقوه منجر به فرار حرارتی شود.

دمای بالای محیط، اتلاف حرارت ضعیف یا شارژ در فضاهای بسته می تواند خطر تجمع گرما و انبساط گاز را بیشتر افزایش دهد.

برای باتری‌های سرب{0}اسید، گاز هیدروژنی که در طول شارژ شدن آزاد می‌شود، در صورت قرار گرفتن در معرض جرقه در شرایط تهویه ضعیف ممکن است مشتعل شود. در مقابل، انفجار در باتری‌های لیتیوم{2} یون معمولاً با واکنش‌های زنجیره‌ای ناشی از فرار حرارتی همراه است.

آیا انفجار باتری گوشی می تواند شما را بکشد؟

در حالی که انفجار باتری گوشی هوشمند در شرایط شدید می تواند کشنده باشد، احتمال چنین رویدادی بسیار کم است. بیشتر حوادث عمدتاً منجر به سوختگی، سوختگی یا آتش‌سوزی موضعی می‌شوند. مرگ و میر ناشی از انفجار باتری معمولاً به ترکیبی از عوامل خاص نیاز دارد، مانند یک باتری که در فاصله نزدیک (مثلاً در مقابل صورت یا داخل یک جیب) دچار فرار حرارتی شدید می شود، و مواد قابل اشتعال مجاور را مشتعل می کند. یا ایجاد آتش سوزی بزرگ و دود سمی در فضای بسته.

انفجار باتری گوشی چقدر خطرناک است؟

وقتی باتری تلفن همراه منفجر می‌شود، خطر اصلی نیروی انفجار نیست، بلکه پرتابه‌های{0}در دمای بالا، شعله‌ها و دودهای سمی ناشی از فرار حرارتی در باتری لیتیومی است. این خطرات می توانند باعث سوختگی شدید در یک لحظه، شعله ور شدن لباس یا مواد قابل اشتعال مجاور شوند و حتی باعث ایجاد آتش سوزی محلی شوند.

آیا یک باتری لیتیوم{0} یون متورم می تواند خود به خود منفجر شود؟

یک برآمدگی اساساً نشان می‌دهد که گاز درون باتری شکل گرفته و ناهنجاری‌های ساختاری یا شیمیایی رخ داده است (مانند تجزیه الکترولیت، اتصال کوتاه داخلی یا پیری). در این مرحله باتری در حالت ناپایدار قرار دارد. اگر شارژ شود، در معرض گرما قرار گیرد، فشرده شود یا سوراخ شود، ممکن است باعث فرار حرارتی شود و به طور بالقوه منجر به آتش سوزی یا انفجار شود.