Чому павер чи акумулятор може вибухнути

На початку липня на Волині у Ковельському районі вибухнув літій-іонний акумулятор. Детонація частково пошкодила житловий будинок. У районному управлінні ГУ ДСНС  України у Волинській області повідомляють, що кількість пожеж внаслідок використання електрогенераторів та акумуляторів зросла. Чому це відбувається, нумо розбиратися з професором кафедри експериментальної фізики, інформаційних та освітніх технологій ВНУ  імені Лесі Українки Олександром Мартинюком.

Що таке літій-іонні акумулятори

Ці батареї використовують у багатьох пристроях — екофлоу, павербанках, смартфонах, електросамокатах й автівках та FPV-дронах, що зараз активно використовують на фронті. Також популярні літій-полімерні акумулятори.

Принцип роботи у них однаковий, різниця тільки у складі. По енерговіддачі вони абсолютно ідентичні. Але літій-полімерні — якісніші та дорожчі.

Обидва типи акумуляторів можуть збирати з літійних батарей, аби вони працювали разом і забезпечували загальну потужність. Форма кожної батареї циліндрична, компактно зварена. Всередині діелектрик та літій — це джерела накопичення енергії.

Ці батареї такі популярні, бо відносно дешеві у виробництві та виправдовують себе по відношенню ціни до якості. Вони можуть бути альтернативою дорогим фабричним елементам. Наприклад, акумулятори з електромобілів можуть використовувати у побуті.

Бортова мережа електромобіля видає інформацію, що треба замінити акумулятор, але він ще містить 30%, тобто його ще можна застосовувати для інших цілей.

Олександр Мартинюк

Чому літійні акумулятори вибухають

У процесі заряджання чи надмірного розряджання літій здатен створювати надлишкову температуру. Нагрів і стає основною причиною вибуху. В момент детонації температура батареї сягає позначки від 400°C.

Кожна батарея акумулятора зможе мати однаковий вигляд. Навіть за напругою вони можуть бути такі ж. Але зазвичай відрізняються місткістю. Одна батарея може мати 3 200 ма́ , інші — 3 700, 4 000 тощо. На етапі формування цілісного акумулятора в одну секцію потрібно додавати цілковито однакові чи максимально близькі за параметрами батареї.

Недобросовісний виробник ставить в один ряд акумулятора різні елементи. Один — якісний, інший — муляж. Окрім того, були випадки, коли батареї забивали піском, розповів Олександр Мартинюк. Добре, якщо такий пристрій просто вийде з ладу. Проте може й бути такий варіант, що він просто вибухне через нерівномірне подання струму до батарей.

Ми прикладаємо не один струм для всіх. Адже одна секція заряджається більшим струмом, інша — меншим. Ось це призводить до того, що при великих струмах елементи нагріваються та вибухають.

Олександр Мартинюк

Як запобігти вибуху

Щоб акумулятори правильно заряджалися, вони мають бути оснащені блоком балансування заряджання-розряджання. Його підключають до кожної секції акумулятора. Він забезпечує рівномірне заряджання, незалежно від того, який дисбаланс є у конструкції.

Також має стояти модуль, що забезпечує оптимальний режим заряджання і розряджання. Він регулює подавання струму до акумулятора.

Коли ми бачимо чи відчуваємо, що щось не так із ґаджетом — він перегрівається під час заряджання — це вже сигнал про те, що його не варто використовувати. Ця батарея може розширитися у пристрої настільки, що її не можна буде звідти вилучити. Вона може розламати корпус або вибухнути.

Якщо в технічних характеристиках виробник вказав, що цикл заряджання має бути до 100%, не варто заряджати пристрій на всі 100. З іншого боку, якщо це балансний блок або модуль заряджання самого ґаджета якісний, то це особливо не впливає. Тобто ми просто підстраховуємося, щоб не набивати максимальну місткість для того, щоб не перегрівати акумулятор.

Олександр Мартинюк

Переважно модулі заряджання та блок балансування встановлені у сучасних пристроях. Тому батареї можуть вибухати, зокрема, через те, що зарядний модуль вийшов з ладу. Тоді заряд відбувається поза ним напряму в батарею. Вона отримує енергію, її нічого не обмежує в заряді, набирає відповідну місткість. Потім всередині може бути коротке замикання. Як наслідок — нагрівання та вибух.

Термін експлуатації акумуляторів виробники зазвичай вказують у кількості зарядів-розрядів батареї, тобто в циклах. Їх може бути від декількох тисяч до декількох десятків тисяч, залежно від виробника та якості батареї.

Ще один важливий момент: не можна, щоб пристрої падали. Адже через удар утворюється мікротріщина, через яку може потрапити повітря чи волога. І це найбільша загроза того, що може виникнути вибух.

Не бажано також перегрівати зовнішніми чинниками, як-от залишати пристрої під сонячним промінням.

Чи можна літійні акумулятори екологічно утилізувати

Коли відходи від акумуляторів потрапляють у землю, це приносить велику шкоду через токсичність речовин. Зараз розробляють батареї на основі менш токсичних елементів, зокрема сірки. Вони мають не меншу продуктивність.

Пан Олександр розповів, що утилізація — це велика проблема, та виробники найменше дбають про те, щоби її забезпечити, здебільшого це стихійний процес.

З одного боку зараз багато чого електрифікують, переходять на електротранспорт і вважають, що це екологічно. Але це тільки тоді, коли він працює. На стадії виготовлення та утилізації, на думку Олександра, шкоди від літійних акумуляторів більше, ніж від двигунів внутрішнього згорання. Останні шкодять атмосфері, але хімія у батареях шкодить навколишньому середовищу — ґрунту, водоймам тощо.

Зараз десятки й сотні тисяч FPV-дронів використовують у зоні бойових дій. Їх втрачають, вони залишаються в землі. Уявіть собі скільки літію зараз в землі на фронті.

Олександр Мартинюк

Зараз в Україні працюють пункти приймання вторсировини, куди люди можуть віднести використані літійні акумулятори. Подивитися, де найближчий такий пункт, можна на інтерактивній мапі.