باتری‌های پلیمری لیتیوم یونی که به‌عنوان لیتیوم پلیمر یا به اختصار li-po نیز شناخته می‌شوند، کیسه‌های کوچک انرژی هستند که تلفن‌های هوشمند، لپ‌تاپ‌ها و تبلت‌های محبوب ما را تامین می‌کنند. هر گجت قابل حملی که به انرژی مداوم زیادی نیاز دارد، احتمالاً یک باتری لیتیومی به عنوان قلب خود دارد. (دستگاه هایی که نیاز به انفجارهای زیاد نیرو دارند مانند ابزارهای برقی و دوچرخه های الکترونیکی از باتری های لیتیوم یونی با پوسته سخت استفاده می کنند که کمی متفاوت از باتری های لیتیومی عمل می کنند.) باتری های لیتیومی یکی از پر انرژی ترین باتری ها هستند. گزینه های ذخیره سازی الکتریکی موجود است و در شرایط عادی، کار با آنها کاملاً ایمن است. 

دو باتری Li-Po وارد یک میله می شوند. دعوا شروع می شود و هر دو چاقو می خورند. یکی تند می شود، در حالی که دیگری یخ می ماند.

با این حال، داستان‌های انفجار باتری‌ها ، هر چند نادر باشد، به دلایلی کاملاً قابل درک، تخیل عموم را به خود جلب کرده است. اما واقعاً چه اتفاقی می‌افتد اگر در حال تعمیر گوشی خود باشید، ابزار شما بلغزد و به طور تصادفی باتری را فشار دهید؟ تصاویر انفجارهای ترسناک و سوختگی های شیمیایی از جلوی چشمان شما چشمک می زند—اگر به هر طریقی به لیپوماتیک صدمه بزنید، احساس می کنید که پاسخ آتشین نتیجه ای اجتناب ناپذیر خواهد بود. 

تیم موبی ژ اینجاست تا ماهیت انفجاری li-po را افسانه کند ، و در این فرآیند، به شما نشان می دهد که چگونه از ارسال یک لیپو زخمی به پست جلوگیری کنید. برای انجام این کار، ما قصد داریم چند باتری را تشریح کنیم و آن را خنجر کنیم .

آناتومی باتری Li-po (با نام مستعار "بالش تند")

باتری Li-po مانند یک رول آپ میوه ای است که در بسته بندی محکم بسته بندی شده است. چندین لایه از فلزات فوق نازک، پلاستیک و دوغاب شیمیایی در کنار هم چیده شده، محکم به شکل مستطیل صاف در آمده و در یک کیسه فویل پر می شود. کیسه با یک الکترولیت مبتنی بر پلیمر (از این رو نام پلیمر لیتیوم ) پر شده و مهر و موم شده است و یک سلول کامل باتری را می سازد. چندین سلول به صورت موازی یا پشت سر هم به یکدیگر متصل می شوند تا باتری های بزرگتر بسازند. برای نگاهی به نحوه ساخت این باتری ها، این ویدیوی عمیق از کارخانه باتری آیفون در حال عمل را ببینید. 

سه لایه اصلی در باتری لیتیومی وجود دارد: کاتد (+)، جداکننده عایق و آند (-).

از چپ به راست: کاتد (+)، جداکننده عایق و آند (-)

کاتد (+) یک ورق نازک از آلومینیوم پوشش داده شده است. این پوشش ویژگی‌های شارژ، دشارژ، ظرفیت و چرخه متفاوتی را ارائه می‌کند و نام‌های جالبی مانند اکسید لیتیوم منگنز (LMO) و اکسید لیتیوم کبالت (LCO) دارد. وجه مشترک همه پوشش ها لیتیوم است، فلزی با چگالی کم که عاملی کلیدی در کارکرد باتری است.

جداکننده عایق یک ورق انعطاف پذیر و نیمه تراوا است که به طور فیزیکی لایه های کاتد (+) و آند (-) را جدا می کند و در عین حال به یون های لیتیوم اجازه می دهد تا از آن عبور کنند. بدون آن، کاتد و آند به یکدیگر برخورد می کنند و باعث اتصال کوتاه می شوند. 

آند (-) ورق نازکی از مس است که با مواد کربنی پوشیده شده است - معمولاً نوعی گرافیت. 

همه این لایه ها در یک الکترولیت ژل مانند خیس می شوند که به یون های لیتیوم محیطی برای جریان می دهد. بدون جریان یون = بدون انرژی. الکترولیت از مخلوطی از لیتیوم، حلال‌ها و مواد افزودنی تشکیل شده است - مقدار الکترولیت به شدت بر میزان انرژی باتری لیتیوم‌پو در ذخیره‌سازی تأثیر می‌گذارد. ترکیب دقیق در هر سازنده متفاوت است و یک راز تجاری کاملا محافظت شده برای هر یک است. 

نشان دادن الکترولیت واقعی دشوار است، بنابراین ما یک الکترولیت ایستاده را انتخاب کردیم: خمیر دندان!

ماده تند لیتیوم نیست 

هنگامی که باتری لیتیومی آتش می گیرد، این محتوای لیتیوم باتری نیست که هوا/رطوبت را لمس می کند که باتری را مشتعل می کند. باتری‌های لیتیوم یونی قابل شارژ دارای مقادیر بسیار کمی از لیتیوم فلزی هستند - برای تأمین «اومف» لازم برای احتراق کافی نیست (برخلاف باتری‌های لیتیومی اولیه غیرقابل شارژ ، که مقدار کمی لیتیوم فلزی دارند و می‌توانند از تماس با رطوبت مشتعل شوند). در عوض، این حلال های الکترولیت هستند که مستعد حملات آتشین هستند. 

به طور معمول، الکترولیت به طور ایمن از چیزهایی عایق می شود که می توانند آن را خاموش کنند، اما گاهی اوقات چیزهایی (معمولاً نوک تیز) می توانند آن را تغییر دهند. بیایید ببینیم چه اتفاقی می‌افتد وقتی چیزی باتری لیتیومی را سوراخ می‌کند. 

بازی با بازی یک فراری حرارتی

وقتی باتری لیتیوم را سوراخ می‌کنید، لایه‌های عایق را شکسته و باعث اتصال کوتاه موضعی می‌شوید. تمام انرژی الکتریکی ذخیره‌شده باتری می‌خواهد از این کوتاه عبور کند و جریان حاصل از آن نقطه را فوق‌گرم می‌کند— فندک خودرو اینگونه کار می‌کند. این هات اسپات الکترولیت اطراف را تبخیر می کند که به گاز CO 2 مخلوط با حلال های بسیار فرار تبدیل می شود. همچنین این گاز را گرم می کند و اگر مخلوط به نقطه اشتعال برسد ، گاز مشتعل می شود! گرمای حاصل از آتش، الکترولیت بیشتری را تبخیر می کند و یک واکنش زنجیره ای به نام فرار حرارتی ایجاد می کند. رونق! آتش سوزی باتری.

ترد!

به عنوان مثال، وقتی باتری آیفون 12 پرو مکس کاملاً شارژ شده را سوراخ کردیم، بلافاصله متورم شد و مانند یک کروسان فلزی داغ می درخشید. دود و گازها از طرفین بیرون زد و بخارها به سرعت آتش گرفتند: 

هنگامی که فرار حرارتی شروع می شود، متوقف کردن آن بسیار دشوار است . مانند زغال‌سنگ‌های داغ سفید، باید واکنش را تا نقطه‌ای خنک کنید که الکترولیت دیگر سوخت و حرارت خود را تولید نکند. همانطور که در این راهنمای واکنش اضطراری تسلا مشاهده می شود ، رویکرد رایج برای آتش زدن باتری لیتیوم یونی این است که آن را با مقادیر زیادی آب خنثی کنید یا منتظر بمانید تا باتری بسوزد . 

25٪ یا (Com)bust

از آنجایی که خاموش کردن آتش سوزی باتری li-po بسیار دشوار است، در وهله اول باید از وقوع آن جلوگیری کرد. می‌توانید با تخلیه باتری تا ۲۵ درصد یا کمتر، احتمال وقوع یک رویداد حرارتی را به شدت کاهش دهید . بدون انرژی پتانسیل ذخیره شده، باتری برای تولید گرمای لازم برای احتراق الکترولیت، حتی زمانی که یک اتصال کوتاه وجود دارد، مشکل دارد. سوراخ کردن باتری شارژ شده کمتر از 25 درصد ممکن است جرقه و دود ایجاد کند و باتری واقعاً داغ شود، اما بعید است که آتش بگیرد و وارد حالت فرار حرارتی شود .

برای اینکه خودمان ببینیم، باتری آیفون 12 پرو مکس 25 درصد شارژ شده را چندین بار ضربه زدیم. باتری داغ شد (حدود 120 درجه سانتیگراد) و مقداری دود و جرقه بیرون زد، اما تقریباً تمام شد.

به همین دلیل است که یادداشت تخلیه باتری را در راهنمای تعمیرات ما مشاهده خواهید کرد. ما می خواهیم تعمیر را تا حد امکان ایمن کنیم و تخلیه باتری تفاوت زیادی ایجاد می کند. این مرحله مهم را نادیده نگیرید! 

برای ایمنی خود، قبل از جدا کردن گوشی، باتری را کمتر از 25 درصد تخلیه کنید. اگر باتری در حین تعمیر به طور تصادفی آسیب ببیند، این امر خطر یک رویداد حرارتی خطرناک را کاهش می دهد. اگر باتری شما متورم شده است، اقدامات احتیاطی مناسب را انجام دهید.

توجه داشته باشید که تخلیه باتری برای ایمنی فقط با باتری‌های لیتیومی کوچک‌تر کار می‌کند - مانند باتری‌هایی که در تلفن‌ها و لپ‌تاپ‌ها یافت می‌شوند (لپ‌تاپ‌ها باتری‌های بزرگ‌تری دارند، اما از سلول‌های Li-po کوچک‌تر و منفرد نیز تشکیل شده‌اند.) تبلت‌هایی مانند 12.9 iPad Pro شامل دو سلول بزرگ li-po است. ممکن است انرژی ذخیره شده کافی برای احتراق باتری وجود داشته باشد، حتی اگر تا کمتر از 25 درصد تخلیه شود. اگر روی سلول‌های لیپوماتیک بزرگ‌تر کار می‌کنید، دستگاه را تا 0 درصد تخلیه کنید. نگران نباشید، اگر باتری خود برای مدت کوتاهی خالی شود، آسیبی نخواهید دید.

همچنین توجه داشته باشید که برای اکثر دستگاه‌های مدرن، باتری‌های لیتیوم یونی واقعاً خالی نمی‌شوند وقتی دستگاه شما ۰ درصد را نشان می‌دهد. هنگامی که باتری کم می شود، برد BMS (سیستم مدیریت باتری) زمانی که به زیر آستانه ولتاژ می رسد، آن را قطع می کند - معمولاً حدود 3.3 ولت. این باعث می شود حدود 10-15٪ انرژی در باتری باقی بماند که از آسیب برگشت ناپذیر آن جلوگیری می کند. فقط آن را برای هفته‌ها در 0% نگذارید ، در غیر این صورت باتری می‌تواند زیر این آستانه ایمنی تخلیه شود و به طور غیرقابل برگشتی آسیب ببیند و متورم شود. 

کمک! باتری را سوراخ کردم!

اگر در حین تعمیر باتری لیتیوم را سوراخ کردید، نترسید! باتری سوراخ شده به ندرت منفجر می شود، اما می تواند گاز آتشین فوق العاده داغ را تخلیه کند و تکه های براده های داغ را بیرون بیاورد که می تواند باعث سوختگی شدید شود. استنشاق دود و حلال ناسالم است، اما به ندرت کشنده است.

اگر باتری فوراً واکنش نشان نمی‌دهد (چون شما هوشمندانه باتری را خالی کرده‌اید و ضربه‌ای جزئی بود)، باتری را به مدت پنج دقیقه کنترل کنید. اگر بعد از پنج دقیقه گرم نشد، می‌توانید به کار روی دستگاه خود ادامه دهید، اما از باتری استفاده مجدد نکنید . حتی اگر ضربه به کیسه بیرونی نشکند، باتری ممکن است دچار آسیب ساختاری داخلی شده باشد و یک خطر بالقوه ایمنی باشد.

اگر باتری گرم شد، دستگاه را روی یک سطح مقاوم در برابر آتش قرار دهید و یک روز به آن فرصت دهید تا باتری کاملا خالی شود. پس از تخلیه، باتری بی اثر و در لمس خنک می شود. باتری را به درستی خارج کرده و دور بیندازید . از باتری استفاده مجدد نکنید

اگر باتری شروع به از بین رفتن حرارتی کرد، آن را به عنوان یک آتش سوزی کلاس B در نظر بگیرید (حلال تبخیر شده در درجه اول باعث سوختن آتش می شود). از ابزارهای مقاوم در برابر آتش مانند کاردک فلزی استفاده کنید تا دستگاه را بر روی یک سطح مقاوم در برابر آتش مانند ورقه پخت فلزی فشار دهید. در صورت امکان، دستگاه را به بیرون به مکانی امن منتقل کنید تا باتری خود را بسوزاند.

اگر نمی توانید دستگاه را حرکت دهید، می توانید آتش را با ماسه خفه کنید، واکنش را با فوم، ABC یا کپسول آتش نشانی CO2 خنک کنید، آن را با مقدار زیادی آب خیس کنید یا روی آن را با یک ظرف نسوز بپوشانید. حتی اگر آتش را خاموش کنید، باتری مانند یک توده زغال سنگ داغ به سوختن ادامه می دهد. آن را کنترل کنید تا کاملا خنک شود. پس از بی اثر شدن، بقایای آن را به درستی دور بیندازید . 

پاداش نان تست: تصاویر پس زمینه آتش سوزی باتری رایگان

به عنوان پاداش برای رسیدن به انتهای پست، در اینجا تصویر زمینه ای از آیفون 12 پرو مکس سوخته آمده است. برای دریافت این موارد به عنوان پس‌زمینه یا صفحه قفل: به این صفحه در تلفن خود بروید. برای مشاهده تصویر زمینه با وضوح کامل، روی یک تصویر زمینه ضربه بزنید، سپس آن را در عکس های خود ذخیره کنید. برنامه تنظیمات را باز کنید، "Wallpapers" و سپس "Choose a New Wallpaper" را انتخاب کنید. 

تصویر زمینه ذوب شده داخلی آیفون 12 پرو مکس

تصویر زمینه ذوب شده داخلی آیفون 12 پرو مکس (حالت تاریک)

امیدواریم این تصاویر نزدیک‌ترین عکسی باشند که تا به حال به آتش‌سوزی باتری می‌بینید! روش های ایمن کار با باتری را تمرین کنید و به یاد داشته باشید: فقط شما می توانید از آتش گرفتن باتری جلوگیری کنید.