چرا باتری های لیتیوم یونی منفجر می‌شوند؟

در این مطلب به بررسی دلایل انفجار باطری‌های لیتیوم-یونی می پردازیم و در مورد اینکه چطور می‌توان از این نوع باطری ها به شکل ایمن استفاده کرد، توضیح می دهیم.

اگرچه باطری‌های لیتیوم-یونی به خودی خود و در مجموع بسیار امن و کاربرندپسند محسوب می‌شوند و این روزها در اکثر دستگاه‌های الکترونیکی مصرفی شاهد حضور آنها هستیم؛ اما گاهی اوقات آتش گرفته و در حالت‌های بدتر از آن، منفجر می‌شوند. انفجار باطری‌های لیتیوم-یونی را می‌توان به شکل فاجعه‌بار و ناراحت کننده‌اش در جریان فبلت ناکام گلکسی نوت ۷ کمپانی سامسونگ به وضوح مشاهده کرد.

البته مشکلاتی مشابه در لپ‌تاپ‌های کمپانی اپ‌پی نیز وجود داشت که اخیرا منجر به فراخوانی تعداد زیادی از آنها شد. همان‌طور که گفتیم باطری‌های لیتیوم-یونی به طور کلی ایمن هستند، اما زمانی که جنجال‌ساز می‌شوند در صدر اخبار رسانه‌های جهان قرار خواهند گرفت.

حال می‌خواهیم دلایل انفجار باطری‌های لیتیوم-یونی را بررسی کنیم و ببینیم چرا گاهی اوقات این باطری‌ها از شرایط کنترل شده و معمول، خارج و حادثه‌آفرین می‌شوند.

باطری‌های لیتیوم-یونی قابل شارژ؛ یعنی همان باطری‌هایی که در لپ‌تاپ، گوشی موبایل، تبلت و تقریبا هر گجت مدرن دیگری که در اختیار دارید و همچنین خودروهای برقی و هواپیماها، در واقع رهبران انقلاب دستگاه‌‌های الکترونیکی قابل حمل محسوب می‌شوند. بدون حضور باطری‌های لیتیوم-یونی، شاید نوشتن این مطلب در حالی که در یک کافی‌شاپ نشسته‌ام امکان‌پذیر نبود! اگر این نوع باطری‌ها اختراع نمی‌شدند، باید دستگاه‌های الکترونیکی خود را به صورت دائم و همیشگی به منبع برق متصل می‌کردید که حتما به خوبی با محدودیت‌های چنین وضعیتی آشنایی دارید.

انفجار باطری‌های لیتیوم-یونی

درون یک باطری لیتیوم-یونی چه خبر است؟

برای اینکه بتوانیم دلایل انفجار باطری‌های لیتیوم-یونی را بررسی کنیم، ابتدا باید بفهمیم درون این باطری‌ها چه خبر است. درون هر باطری لیتیوم-یونی، دو الکترود وجود دارد؛ کاتد شارژ شده با بار مثبت و آند شارژ شده با بار منفی.

این دو الکترود توسط یک صفحه نازک پلاستیکی و مخصوص از یکدیگر جدا شده‌اند و بدین ترتیب از تماس اتفاقی آنها جلوگیری می‌‌شود. زمانی که یک باطری لیتیوم-یونی را شارژ می‌کنید، یون‌های لیتیوم توسط انرژی الکتریسیته از کاتد حرکت کرده و سپس توسط این صفحه محافظ و همچنین نوعی مایع رسانای الکتریکی، به سمت آند حرکت می‌کنند. زمانی که شارژ باطری تخلیه می‌شود، این مراحل برعکس می‌شوند؛ یعنی یون‌های لیتیومی از آند به سمت کاتد منتقل می‌گردند. این کل واکنش و فرآیندی است که لپ‌تاپ شما را روشن نگه می‌دارد.

باطری‌های کوچک، مانند نمونه‌هایی که در گوشی‌های هوشمند وجود دارند، معمولا تنها از یک سلول لیتیوم-یونی برخوردار هستند. این در حالی است که باطر‌ی‌های بزرگتری که اغلب در لپ‌تاپ‌ها دیده می‌شوند چیزی بین ۶ الی ۱۲ سلول لیتیومی را ارائه می‌دهند. باطری‌های موجود در خودروهای الکتریکی و هواپیماها نیز از صدها سلول لیتیومی بهره می‌برند.

چه چیزی باعث انفجار باطری‌های لیتیوم-یونی می‌شود؟

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های باطری‌های لیتیوم-یونی که آنها را به اعضایی ثابت در کالبد گجت‌های الکترونیکی تبدیل نموده، در واقع همان چیزی است که پتانسیل آتش گرفتن و منفجر شدن را نیز برای این نوع باطری‌ها، به همراه دارد. لیتیوم برای ذخیره انرژی بسیارعالی می‌باشد. زمانی که لیتیوم به صورت کنترل شده جاری شود، گوشی هوشمندتان در طول روز روشن خواهد ماند؛ اما اگر این جاری شدن به صورت ناگهانی و کلی صورت بگیرد، باید منتظر انفجار باطری دستگاه خود باشید!

انفجار باطری‌های لیتیوم-یونی

اتصال کوتاه علت پایه و اصلی بسیاری از آتش گرفتن‌ها و انفجارهای روی داده در باطری‌های لیتیوم-یونی محسوب می‌شود. این موضوع زمانی اتفاق می‌افتد که صفحه محافظ در جلوگیری از تماس آند و کاتد، ناکام بماند. هنگامی که این الکترود با یکدیگر تماس پیدا کنند، دمای باطری به شدت افزایش پیدا می‌کند.

دلایل مختلفی وجود دارند که می‌توانند کارکرد صحیح صفحه محافظ دو الکترود را با مشکل روبرو کنند؛ در ادامه به برخی از آنها اشاره خواهیم کرد.

طراحی بد و نواقص تولید

ممکن است باطری به طور کلی بد طراحی شده باشد، برای مثال این موضوع را در خصوص باطری فبلت گلکسی نوت ۷ سامسونگ می‌تواند دید. در چنین مواقعی، حتی فضای لازم برای الکترودها و صفحه جداکننده محافظ در نظر گرفته نمی‌شود. در برخی از مدل‌ها، زمانی که باطری در اثر شارژ کمی انبساط پیدا می‌کند، الکترودها خم شده و باعث اتصال کوتاه می‌شوند. حتی اگر طراحی باطری هم خوب و مناسب باشد، ممکن است در جریان کنترل کیفیت به خوبی بررسی نشده و یا نواقصی در خط تولید آن وجود داشته باشد.

عوامل خارجی

حرارت بالا تقریبا بروز مشکل برای باطری یا دستگاه شما را تضمین می‌کند. باطری‌هایی که در نزدیکی یک منبع گرمایی شدید قرار داشته باشند و یا آتش گرفته‌اند، در اکثر مواقع منفجر خواهند شد. سایر عوامل خارجی نیز می‌توانند مشکلاتی را در کارکرد باطری‌های لیتیوم-یونی ایجاد نمایند. اگر گوشی هوشمندتان با شدت به زمین بیفتد و یا چندبار با شدت کم از دست شما سقوط کند، احتمال اینکه صفحه جداکننده محافظ آسیب دیده و الکترودهای با یکدیگر تماس پیدا کنند، وجود خواهد داشت. اگر باطری دستگاه شما به هر دلیلی سوراخ شود، معمولا در اکثر اوقات، اتصال کوتاه را به همراه دارد.

مشکلات شارژ

یک شارژر بی‌کیفیت و نامناسب نیز قادر است به باطری لیتیوم-یونی دستگاه شما آسیب بزند. اگر شارژر شما دچار اتصال کوتاه شده و یا در نزدیکی باطری حرارت زیادی را تولید کند، می‌تواند به اندازه‌ای به باطری آسیب بزند که به طور کامل خراب شود. به همین دلیل است که همیشه توصیه می‌شود حتی‌المقدور فقط از شارژرهای اصلی شرکت سازنده دستگاه استفاده کنید و یا حداقل اگر از شرکت‌های متفرقه و ثالث قصد تهیه شارژر را دارید، تنها به سراغ نام‌های شناخته شده و معتبر بروید.

باطری‌های لیتیوم-یونی از نوعی سیستم محافظتی داخلی برخوردار هستند تا جلوی شارژ بیش از اندازه را بگیرد. اگرچه نادر، اما گاهی اوقات این سیستم حفاظتی دچار خطا شده و با شارژ بیش از حد، شانس افزایش حرارت و آتش گرفتگی یا انفجار باطری دستگاه شما بالا می‌رود.

فرار گرمایی و سلول‌های چندگانه

همان‌طور که گفتیم باطری لیتیوم-یونی موجود در اکثر گوشی‌های هوشمند و گجت‌های الکترونیکی کوچک دیگر، تنها از یک سلول برخوردار هستند(البته آیفون ۱۰ در این بین استثنا بوده و باطری آن از دو سلول بهره می‌برد).

اما در دستگاه‌هایی مانند لپ‌تاپ‌ها که باطری‌ها از چند سلول نیز برخوردار هستند، باز هم نقص در کارکرد تنها یکی از سلول‌ها می‌تواند منجر به خرابی کل باطری شود. زمانی که دمای یکی از سلول‌ها بیش از اندازه بالا برود، پدیده‌ای دومینو مانند اتفاق می‌افتد که به آن “فرار گرمایی” می‌گویند. در باطری‌هایی با صدها سلول که در محصولاتی مانند خودروی الکتریکی Tesla Model S استفاده شده، این پدیده می‌تواند مشکلات بسیار جدی و بزرگی را به دنبال داشته باشد.

بررسی دلایل انفجار باطری‌های لیتیوم-یونی و اصلا قبول این واقعیت که این باطری‌ها می‌توانند دچار مشکل شوند، کمی نگران کننده و هراس‌آور است. باید بدانید که باطری‌های لیتیوم-یونی از فناوری ایمن و بالغی برخوردار هستند. اینکه گاهی اوقات خبرهای مربوط به انفجار یا آتش گرفتن باطری‌های لیتیوم-یونی این‌قدر داغ و جنجالی می‌شود، خودش نشان‌دهنده نادر بودن این مشکلات و حوادث است. تولیدکنندگان باطری محافظ‌های مختلفی را در محصولات خود قرار می‌دهند تا در وهله اول از بروز چنین حوادثی جلوگیری کنند و اگر چنین نشد، حداقل از شدت آن تا حد قابل توجهی کاسته شود.