ทำไมแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถึงระเบิด?

ในขณะที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีความปลอดภัยอย่างไม่น่าเชื่อแต่ทว่าพวกมันทำไฟไหม้หรือระเบิดได้เป็นครั้งคราว เมื่อมันเกิดขึ้นเช่นเดียวกับ Samsung Galaxy Note 7 fiasco หรือการเรียกคืนแล็ปท็อปล่าสุดของ HP มันเป็นข่าวใหญ่เสมอ แล้วเกิดอะไรขึ้นและทำไมบางครั้งแบตเตอรี่จึงออกมาดี มาหาคำตอบกัน.

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ชาร์จซ้ำได้ - ชนิดของแบตเตอรี่ที่อยู่ภายในแล็ปท็อปโทรศัพท์แท็บเล็ตและอุปกรณ์อื่น ๆ ที่ทันสมัยที่คุณเป็นเจ้าของรวมทั้งรถยนต์ไฟฟ้าและเครื่องบิน - รับผิดชอบการปฏิวัติอุปกรณ์พกพา หากไม่มีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฉันจะไม่สามารถเขียนบทความนี้นั่งในร้านกาแฟได้ ฉันจะต้องเสียบปลั๊กเข้ากับแหล่งพลังงานแทนตลอดเวลา.

ภายในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคืออะไร?

เพื่อให้เข้าใจว่าทำไมบางครั้งแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนล้มเหลวคุณต้องรู้ว่าเกิดอะไรขึ้นภายใต้ประทุน ภายในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีขั้วไฟฟ้าสองขั้วขั้วบวกประจุบวกและขั้วบวกขั้วลบประจุลบโดยแผ่นบาง ๆ ของพลาสติก“ microperferated” ที่ป้องกันขั้วไฟฟ้าทั้งสองไม่ให้สัมผัส เมื่อคุณชาร์จแบตเตอรีลิเธียมไอออนลิเธียมไอออนจะถูกผลักด้วยไฟฟ้าจากแคโทดผ่านไมโครเพอร์เฟอเรชั่นในตัวแยกและของเหลวนำไฟฟ้าและไปยังขั้วบวก เมื่อแบตเตอรี่หมดประจุจะเกิดการสลับกับลิเทียมไอออนที่ไหลจากขั้วบวกไปยังแคโทด นี่คือปฏิกิริยาที่ให้พลังแล็ปท็อปของคุณ.

แบตเตอรี่ขนาดเล็กเช่นที่พบในสมาร์ทโฟนมักจะมีเซลล์ลิเธียมไอออนเพียงเซลล์เดียวเท่านั้น แบตเตอรี่ที่มีขนาดใหญ่กว่าเช่นในแล็ปท็อปปกติจะมีเซลล์ลิเธียมไอออนระหว่าง 6 ถึง 12 เซลล์ แบตเตอรี่ในรถยนต์ไฟฟ้าและเครื่องบินสามารถมีหลายร้อยเซลล์.

อะไรทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนระเบิด?

สิ่งที่ทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีประโยชน์มากคือสิ่งที่ทำให้พวกเขามีความสามารถในการลุกไหม้หรือระเบิด ลิเธียมนั้นยอดเยี่ยมมากในการเก็บพลังงาน เมื่อมันถูกปล่อยออกมาเป็นหยดน้ำพลังของโทรศัพท์ของคุณตลอดทั้งวัน เมื่อปล่อยทั้งหมดในครั้งเดียวแบตเตอรี่สามารถระเบิดได้.

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนนี้จากสายการบินญี่ปุ่นโบอิ้ง 787 ติดไฟในปี 2013.

แบตเตอรีลิเธียมไอออนส่วนใหญ่ใช้ไฟและการระเบิดเนื่องจากปัญหาการลัดวงจร สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อตัวคั่นพลาสติกล้มเหลวและทำให้ขั้วบวกและขั้วลบสัมผัส และเมื่อทั้งสองได้รวมกันแบตเตอรี่ก็จะเริ่มร้อนมากเกินไป.

มีสาเหตุหลายประการที่ตัวแยกสามารถล้มเหลวได้:

การออกแบบที่ไม่ดีหรือข้อบกพร่องการผลิต: แบตเตอรี่ได้รับการออกแบบมาไม่ดีเช่นเดียวกับ Galaxy Note 7 ในกรณีนี้มีพื้นที่ไม่เพียงพอสำหรับขั้วไฟฟ้าและตัวแยกในแบตเตอรี่ ในบางรุ่นเมื่อแบตเตอรี่ขยายตัวเล็กน้อยเมื่อประจุไฟอิเล็กโทรดจะงอและทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร แม้แบตเตอรี่ที่ออกแบบมาอย่างดีอาจล้มเหลวได้หากการควบคุมคุณภาพไม่ได้เข้มงวดเพียงพอหรือมีข้อบกพร่องในการผลิต.
ปัจจัยภายนอก: ความร้อนสูงเกือบจะรับประกันว่าจะทำให้เกิดความล้มเหลว แบตเตอรี่ทิ้งไว้ใกล้กับแหล่งความร้อน - หรือติดไฟ - เป็นที่รู้กันว่าระเบิด ปัจจัยภายนอกอื่น ๆ อาจทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนล้มเหลวได้เช่นกัน หากคุณวางโทรศัพท์ของคุณแข็งเกินไป (หรือหลายครั้งเกินไป) อาจเป็นไปได้ที่คุณจะทำให้ตัวแยกเสียหายและทำให้อิเล็กโทรดสัมผัส หากคุณเจาะแบตเตอรี่ (ไม่ว่าจะโดยอุบัติเหตุหรือโดยเจตนา) คุณก็เกือบจะทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร.

ปัญหาเกี่ยวกับเครื่องชาร์จ: ที่ชาร์จที่ทำไม่ดีหรือที่หุ้มฉนวนไม่ดีสามารถทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเสียหายได้ หากที่ชาร์จไฟลัดวงจรหรือเกิดความร้อนใกล้กับแบตเตอรี่อาจทำให้เกิดความเสียหายได้ นี่คือเหตุผลที่เราแนะนำให้ใช้เครื่องชาร์จอย่างเป็นทางการเท่านั้น (หรืออย่างน้อยที่สุดคุณภาพสูงจาก บริษัท ที่มีชื่อเสียง) แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีระบบป้องกันในตัวเพื่อหยุดการบรรจุมากเกินไป ในขณะที่หายากมากหากข้อควรระวังเพื่อความปลอดภัยเหล่านี้ล้มเหลวการชาร์จไฟมากเกินไปเป็นวิธีที่ดีในการทำให้แบตเตอรี่ร้อนมากเกินไป.
Thermal Runaway และ Multiple Cells: แม้ว่าจะไม่เกี่ยวข้องกับแบตเตอรี่เซลล์เดียวเช่นที่พบในสมาร์ทโฟนส่วนใหญ่ (iPhone X มีสองเซลล์จริง ๆ ) แต่เซลล์แบตเตอรี่เพียงเซลล์เดียวต้องล้มเหลวเพื่อให้แบตเตอรี่ทั้งหมดหมด เมื่อเซลล์หนึ่งมีความร้อนสูงเกินไปคุณจะได้รับผลกระทบโดมิโนที่เรียกว่า "ความร้อนที่ควบคุมไม่ได้" สำหรับแบตเตอรี่ที่มีเซลล์หลายร้อยเซลล์เหมือนในเซลล์เชื้อเพลิงแบบเทสลารุ่น S ของเทสลารุ่นนี้.

แม้ว่าการตรวจสอบว่าทำไมบางครั้งแบตเตอรี่จึงล้มเหลวทำให้ภาพที่น่ากลัวแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นเทคโนโลยีที่ปลอดภัยและเป็นผู้ใหญ่ ความจริงที่ว่ามันเป็นข่าวอยู่เสมอเมื่อแบตเตอรี่ระเบิดแสดงให้เห็นว่าเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเหล่านั้นเกิดขึ้นได้ยากเพียงใด ผู้ผลิตแบตเตอรี่วางระบบป้องกันจำนวนมากเพื่อป้องกันแบตเตอรี่ล้มเหลวหรืออย่างน้อยก็ช่วยลดความเสียหายที่อาจเกิดจากความล้มเหลวได้.

เครดิตรูปถ่าย: wk1003mike / Shutterstock.com.