14Aug
Hoewel lithium-ionbatterijen over het geheel genomen ongelooflijk veilig zijn, komen ze heel erg af en toe in brand of ontploffen ze. Wanneer het gebeurt, zoals Samsung's Galaxy Note 7 fiasco of HP's recentere laptop recall, is het altijd groot nieuws. Dus wat gebeurt er en waarom gaan batterijen soms met een knal naar buiten? Laten we het uitzoeken.
Oplaadbare lithium-ionbatterijen - het soort batterij dat zich in uw laptop, telefoon, tablet en vrijwel elke andere moderne gadget bevindt die u bezit, evenals elektrische auto's en vliegtuigen - zijn verantwoordelijk voor de revolutie van draagbare apparaten. Zonder lithium-ionbatterijen zou ik dit artikel niet in een coffeeshop kunnen plaatsen;in plaats daarvan zou ik de hele tijd op een stroombron moeten worden aangesloten.
Wat zit er in een lithium-ionbatterij?
Om te begrijpen waarom lithium-ionbatterijen soms falen, moet u weten wat er onder de motorkap gebeurt. In elke lithium-ionbatterij bevinden zich twee elektroden - de positief geladen kathode en de negatief geladen anode - gescheiden door een dun vel "microperfered" plastic dat de twee elektroden tegenhoudt. Wanneer u een lithium-ionbatterij oplaadt, worden lithiumionen geduwd door elektriciteit van de kathode, door de microperforaties in de scheider en een elektrisch geleidende vloeistof en naar de anode. Wanneer de batterij ontlaadt, gebeurt het omgekeerde waarbij de lithiumionen van de anode naar de kathode stromen. Dit is de reactie die uw laptop van stroom voorziet.
Kleine batterijen, zoals die in smartphones worden gevonden, hebben meestal slechts een enkele lithium-ion-cel. Grotere batterijen, zoals die op laptops, hebben normaal tussen 6 en 12 lithium-ioncellen. De batterijen in elektrische auto's en vliegtuigen kunnen honderden cellen bevatten.
Wat zorgt ervoor dat een lithium-ionbatterij ontploft?
Wat lithium-ion batterijen zo handig maakt, is wat hen ook het vermogen geeft om vuur te vatten of te ontploffen. Lithium is heel goed in het opslaan van energie. Wanneer het als een straaltje wordt uitgebracht, wordt je telefoon de hele dag van stroom voorzien. Wanneer het allemaal in één keer wordt vrijgegeven, kan de batterij exploderen.
De meeste lithium-ionbatterijbranden en explosies komen neer op een probleem van kortsluiting. Dit gebeurt wanneer de plastic scheider uitvalt en de anode en kathode elkaar raken. En zodra die twee bij elkaar komen, begint de batterij oververhit te raken.
Er zijn een aantal redenen waarom de separator kan mislukken:
- Slecht ontwerp of fabricagefouten: De batterij is slecht ontworpen, net als bij de Galaxy Note 7. In dat geval was er onvoldoende ruimte voor de elektroden en de separator inde batterij. In sommige modellen, toen de batterij een beetje expandeerde tijdens het opladen, kromden de elektroden en veroorzaakten kortsluiting. Zelfs een goed ontworpen batterij kan uitvallen als de kwaliteitscontrole niet strak genoeg wordt gehouden of als er een tekortkoming is in de productie.
- Externe factoren: Extreme hitte kan bijna gegarandeerd een storing veroorzaken. Batterijen die te dicht bij een warmtebron zijn achtergelaten - of in een vuur zijn terechtgekomen - hebben bekend kunnen exploderen. Andere externe factoren kunnen ertoe leiden dat ook een lithium-ionbatterij defect raakt. Als u uw telefoon te hard( of te vaak) laat vallen, bestaat de kans dat u de separator beschadigt en de elektroden aanraakt. Als je de batterij doorboort( per ongeluk of opzettelijk), dan heb je vrijwel zeker een kortsluiting.
- Problemen met de oplader: Een slecht gemaakte of slecht geïsoleerde oplader kan ook een lithium-ionbatterij beschadigen. Als de oplader kortsluiting maakt of warmte genereert in de buurt van de batterij, kan deze voldoende schade aanrichten om een storing te veroorzaken. Daarom raden we aan alleen officiële opladers te gebruiken( of op zijn minst kwalitatief hoogwaardige externe laders van gerenommeerde merken).Lithium-ionbatterijen hebben ingebouwde beveiligingen om overladen te voorkomen. Hoewel, zeer zelden, als deze veiligheidsmaatregelen falen, overladen een goede manier is om een batterij te oververhitten.
- thermische doorslag en meerdere cellen: Hoewel niet relevant voor single cell-batterijen zoals die worden gevonden in de meeste smartphones( de iPhone X heeft eigenlijk twee cellen), hoeft slechts één batterijcel te falen om de hele batterij te laten werken. Zodra een cel oververhit raakt, krijgt u een domino-effect genaamd "thermal runaway." Voor batterijen met honderden cellen, zoals die in de Tesla Model S-thermische wegloper, kan dit een groot probleem zijn.
Hoewel het onderzoeken van waarom de batterij soms defect raakt een beangstigend beeld oplevert, zijn lithium-ionbatterijen een veilige en volwassen technologie. Het feit dat het altijd nieuws is wanneer een batterij onverwacht ontploft, laat zien hoe zeldzaam een gebeurtenis die grote storingen zijn. Batterijfabrikanten stellen veel voorzorgsmaatregelen om te voorkomen dat batterijen uitvallen, of op zijn minst de schade te beperken die een storing kan veroorzaken.
Photo credit: wk1003mike / Shutterstock.com.