Поговорите о рисках для здоровья литий-ионных батарей

Вступление

Литий-ионные батареи значительно облегчили нашу жизнь. Мы используем эти батареи в большом количестве электронных устройств, которые нам нужны в повседневной жизни. У них высокая плотность энергии, емкость и относительно хороший срок службы, поэтому они используются для питания наших ноутбуков, мобильных телефонов, фонарей и так далее. Литий-ионная технология произвела революцию в индустрии аккумуляторов. Они связаны с множеством преимуществ. Однако они также связаны с несколькими рисками для здоровья. В 1991 году было много отзывов о перезаряжаемых литий-ионных батареях. Первые проблемы были связаны с внутренней нестабильностью металлического лития, особенно во время зарядки. В некоторых случаях батареи выделяли горячие газы, которых было достаточно, чтобы вызвать ожоги. Однако, чтобы предотвратить проблему, производители разработали литий-ионные батареи без каких-либо металлических свойств, что делает их более безопасными в использовании.

Введение основных рисков для здоровья литий-ионных аккумуляторов

Произошло несколько громких инцидентов, которые вызвали озабоченность по поводу безопасности литий-ионных аккумуляторов. Например, в 2017 году компания Samsung столкнулась со значительными трудностями, так как батареи в Galaxy Note 7 сильно перегревались. Инцидент обошелся компании в миллиарды долларов и перешел на использование литий-ионных аккумуляторов нестандартного размера, что привело к перегреву некоторых телефонов. Этот инцидент стал катастрофой в связях с общественностью Samsung, и компания была вынуждена отозвать все Galaxy Note 7 unite и в конечном итоге отменить всю линейку. Однако этого можно было избежать с помощью более эффективных проверок безопасности.

Группы Honeywell прекратили производство и поставку двух своих портативных устройств для обнаружения нескольких газов в качестве меры предосторожности, когда клиенты сообщили о перегреве аккумуляторных элементов. Международная организация гражданской авиации (ИКАО) также считает, что литий-ионные батареи угрожают безопасности людей, машин и окружающей среды. В апреле 2016 года он запретил перевозку литий-ионных аккумуляторов в грузовых помещениях пассажирских самолетов. Это решение было принято на основании законной озабоченности по поводу опасности возгорания, вызванной аккумуляторными батареями.

Ежегодно в электрические устройства встраивают около двух миллиардов литий-ионных аккумуляторов. Эта технология аккумуляторов долгое время считалась выдающимся изобретением аккумуляторной промышленности. Сегодня мы знаем о рисках, связанных с этой аккумуляторной технологией. Риски годами недооценивались или даже игнорировались. Произошло множество аварий и инцидентов, встревоживших общественность.

Литий-ионные аккумуляторы состоят из нескольких десятков слоев, покрытых металлической фольгой. Анодный и катодный слои разделены разделителем, тонким защитным слоем. Если сепаратор треснет из-за перегрева, накопленная энергия может быть неконтролируемой. Таким образом батарея прогорит и может взорваться. Чем больше батарея, тем интенсивнее химическая реакция. Батареи мобильного телефона достаточно, чтобы образовалось пламя. Кроме того, выделяются токсичные газы, которые могут быть смертельными. Фильм, снятый Институтом управления рисками и повреждений в Киле, показывает, что литиевые батареи являются накопителями энергии, которые могут легко воспламениться, и рекомендует устанавливать детекторы дыма в любом месте, где загружаются литиевые батареи.

Обращение с этими батареями и их использование потенциально опасно, как и их хранение. Американская национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA) пришла к выводу о своем исследовании массового хранения литий-ионных батарей, которое из-за легковоспламеняющейся жидкости электролита создает несколько особых опасностей возгорания от литий-ионных батарей.

В случае взрыва литий-ионной батареи есть опасность, связанная с выбросами токсичных газов. Полностью заряженный аккумулятор выделяет больше токсичных газов, чем аккумулятор с 50-процентным зарядом. Химические вещества, содержащиеся в батарее, и их способность отдавать заряд могут влиять на концентрацию и типы выделяемых токсичных газов.

Опасные вещества, такие как окись углерода, могут причинить серьезный вред в течение короткого периода времени, если они просачиваются в небольшую герметичную среду, такую как салон автомобиля или салона самолета.

Вредны ли литиевые батареи для человека?

Прежде всего, нужно знать, что литиевые батареи безопасны. Взрывы и возгорания литий-ионных аккумуляторов очень редки. Производители работали над улучшением мер безопасности литий-ионных аккумуляторов. Кроме того, все производители в настоящее время используют надлежащие методы испытаний на безопасность.

Однако литий-ионные батареи могут быть опасны для человека в случае выхода из строя батареи, что приводит к взрыву и возгоранию. Батареи мобильного размера достаточно, чтобы загореться и вызвать ожоги. Если в аккумуляторе произойдет энергетический сбой, может произойти тепловой пробой. Термический разгон - это быстрое саморазогревание элемента, возникающее в результате экзотермической химической реакции высокоокисляющего положительного электрода и сильно восстанавливающего отрицательного электрода. Во время теплового разгона ячейка быстро высвобождает свою накопленную энергию, и чем больше энергии накопила ячейка, тем сильнее будет реакция теплового разгона. Также легковоспламеняющийся электролит может увеличить силу реакции теплового неуправляемого выброса.

Существует несколько причин сбоев питания и аккумуляторов, и они могут быть вызваны внешними силами, такими как воздействие огня или механическое повреждение, или они могут быть результатом проблем, связанных с зарядкой или разрядкой, конструкцией схемы защиты аккумулятора или внутренними сбоями элементов, которые возникают в результате редкие тонкие производственные проблемы.

На серьезность отказа литий-ионного элемента сильно влияет общая энергия, запасенная в элементе, которая представляет собой комбинацию химической энергии и электрической энергии. Таким образом, серьезность потенциального теплового разгона можно контролировать, уменьшая запасенную химическую энергию, в результате чего объем электролита в элементе уменьшается, или заменяя электролит негорючим материалом.

Электролит на углеводородной основе является наиболее воспламеняющимся компонентом литий-ионного элемента. Следовательно, в условиях пожара эти элементы будут вести себя иначе, чем свинцово-кислотные, NiMH или NiCad элементы, которые содержат электролиты на водной основе. Хотя возгорание литиевых батарей не может быть более опасным, они очень разные и однозначно опасные.

Многие производители глубоко занимаются исследованиями и разработками литий-ионных аккумуляторов. Они прилагают все усилия, чтобы улучшить существующие продукты, продлевая срок службы аккумулятора и снижение вероятности перегрева. Часть их исследований заключается в обеспечении безопасности всех аккумуляторов вне зависимости от окружающей среды. Как хорошо известно, аккумуляторная промышленность предлагает множество возможностей для инноваций и улучшений.

Кроме того, чтобы предотвратить проникновение небезопасных аккумуляторных блоков на рынок, большинство производителей продают литий-ионные элементы только утвержденным сборщикам аккумуляторов. Включение утвержденной цепи безопасности является частью требования к закупке. Эта мера предосторожности особенно важна для больших аккумуляторов, например портативных компьютеров. Это связано с тем, что опасность, если что-то пойдет не так, намного выше, чем при использовании небольшой батареи сотового телефона. По этой причине многие производители ноутбуков защищают свои батареи секретным кодом, доступ к которому имеет только соответствующий компьютер. Это помогает предотвратить наводнение рынка аккумуляторными батареями других производителей.

Следует отметить, что, учитывая количество литий-ионных батарей, используемых на рынке, они не причинили большого вреда с точки зрения повреждений и травм. Тем не менее, его безопасность по-прежнему является горячей темой и привлекает много внимания средств массовой информации даже в случае незначительного происшествия.

Какие преимущества у литиевых батарей?

Использование литиевых батарей дает множество преимуществ. К преимуществам литий-ионного аккумулятора можно отнести:

· Высокая удельная энергия - это одно из главных преимуществ литий-ионного аккумулятора. Эти батареи обеспечивают более длительное питание ваших электронных устройств, поэтому вы можете дольше использовать свой смартфон или ноутбук без подзарядки, при этом потребляя больше энергии. Кроме того, электромобили нуждаются в аккумуляторной технологии с высокой плотностью энергии.

· Низкая скорость саморазряда - литий-ионные аккумуляторы имеют низкую скорость саморазряда. Их скорость саморазряда намного ниже, чем у других перезаряжаемых элементов, таких как формы NiCad и NiMH. Их можно хранить дольше, не теряя при этом большого заряда.

· Низкие эксплуатационные расходы - литий-ионные батареи не требуют какого-либо обслуживания для обеспечения их работоспособности.

· Более длительный срок службы батарей - литиевые батареи долговечны и обеспечивают до 10 раз больший срок службы, чем свинцово-кислотные батареи. Таким образом, вы получите больше срока службы от литий-ионного аккумулятора, чем от свинцово-кислотного аккумулятора.

· Легкость - литий-ионные батареи легкие и обеспечивают больше энергии, чем свинцово-кислотные. Таким образом, они предлагают большую гибкость и более простую установку.

· Превосходная полезная емкость - вы можете регулярно использовать 90 или более процентов номинальной емкости литиевой батареи.

· Быстрая и эффективная зарядка - литий-ионные аккумуляторы могут быстро разряжаться до 100% емкости.

Заключение

Литий-ионные батареи безопасны. Эта технология производства аккумуляторов произвела революцию в производстве аккумуляторов, и эти аккумуляторы используются во всем мире. Случаев взрывов и возгораний литий-ионных аккумуляторов немного. Эти случаи редки и возникают в основном из-за энергетического сбоя. Некоторым компаниям, таким как Samsung и Sony, пришлось отозвать свои устройства, содержащие литий-ионные батареи, из-за неисправности. В этой молодой индустрии аккумуляторов все еще есть много возможностей для инноваций и повышения безопасности.