Un problème sérieux avec les batteries Li-ion est le risque d'explosion dans des situations critiques. À cet égard, il est intéressant de comprendre pourquoi cela se produit et de quels effets s’accompagne. Il est également important de comprendre ce qui doit être fait pour réduire le risque d'incendie pour un appareil équipé d'une telle batterie (photo ci-dessous).
L'essence du problème
Il sera plus facile de comprendre pourquoi un incendie s'est produit si la conception de la batterie est connue. Pour commencer, les batteries Li-ion contiennent une anode et une cathode avec un déflecteur poreux. Les métaux du groupe de transition avec des ions lithium incorporés sont généralement utilisés comme cathode. La fonction de l'anode est assurée par du graphite.
Les électrolytes pour batteries de cette classe sont fabriqués à base de sels de lithium en solution. Lorsqu'une batterie est chargée pour la première fois pendant la production, une couche d'ions libres (SEI) est formée sur l'anode. La barrière chimique qu'ils forment protège les électrodes de la batterie d'un contact dangereux avec l'électrolyte.
Dans la plupart des situations connues, une combustion spontanée se produit en raison d'un court-circuit accidentel dans la cellule de la batterie.
La raison de son apparition peut être:
- Déformation mécanique possible après avoir laissé tomber le téléphone au sol ou avoir heurté une surface dure.
- Défauts de fabrication.
- Croissance des dendrites.
Ce dernier phénomène est associé à des processus de décharge ou de charge rapides, du fait desquels les ions lithium n'ont tout simplement pas le temps de s'intégrer dans les cristaux de l'anode en graphite. En conséquence, ils atteignent une taille qui entraîne la défaillance du séparateur.
Caractéristiques de la combustion spontanée
Un court-circuit à l'intérieur de la batterie entraîne le chauffage de ses composants et, lorsqu'il atteint 70 à 90 degrés, la barrière ionique est détruite dans la région de l'anode. De ce fait, le lithium intégré commence à entrer en contact avec l'électrolyte, ce qui provoque le dégagement de gaz du groupe des hydrocarbures (méthane et analogues). En présence d'un mélange explosif, il reste pour le composant principal nécessaire à l'allumage - l'oxygène.
Le mélange résultant commence à bouillir à l'intérieur d'un boîtier hermétiquement fermé, ce qui entraîne inévitablement un saut de température et de pression. Lorsque la composition atteint un état critique (plus 180-200 degrés), les particules de cathode commencent à soutenir la réaction avec un dégagement d'oxygène abondant. C'est alors qu'une explosion se produit, accompagnée d'une augmentation soudaine de la température (jusqu'à 300-600 degrés) et d'un dégagement de chaleur abondant.
Comment se protéger d'un processus explosif
Les fabricants de batteries proposent plusieurs niveaux de protection contre les effets désagréables selon le principe: plus le modèle est puissant, plus ces niveaux sont élevés. L'un d'eux comprend un séparateur, ce qui crée une barrière insurmontable au développement de dendrites dans la section de la batterie lors d'un saut de température brutal. Mais si un processus de type avalanche se produit, alors le séparateur n'a pas le temps de "travailler"; il fond instantanément.
Ils ont également des valves spéciales et des fusibles pour protéger les batteries. L'utilisateur pourra éviter les effets désagréables décrits s'il manipule son appareil avec précaution (ne pas le laisser tomber et le charger correctement).