Литиевые АКБ больше не подвержены риску внезапного возгорания

Пожароопасность литиевых аккумуляторов

Представить современную жизнь без литиевых аккумуляторов невозможно, они окружают нас везде – смартфоны, носимая электроника, аккумуляторные электроинструменты, электротранспорт, различные погрузчики, поломоечные машины и т.д. и т.п. Во многих сферах использование именно литиевых аккумуляторов является наилучшим решением, поскольку по таким параметрам как удельная энергоемкость и количество циклов заряда-разряда они являются лидерами, и ушли далеко вперед по сравнению со своими свинцовыми, NiCd и NiMH собратьями.

Рассматривать все плюсы и минусы “лития” сегодня мы не будем, а сосредоточимся на одном весьма серьезном недостатке – пожароопасность. Действительно, одной из самых главных проблем Li-ion аккумуляторов является вероятность возгорания, ведь в таком случае может пострадать не только устройство, в котором находилась батарея, но и все его окружающие пространство.

Мы постараемся разобраться во всех аспектах пожароопасности литиевых аккумуляторов и ответить на следующие вопросы:

  • типы химии литиевых аккумуляторов. Насколько подвержены возгоранию те или иные виды аккумуляторов?
  • из-за чего может загореться аккумулятор?
  • техника безопасности. Что необходимо для безопасной эксплуатации аккумуляторов?
  • что делать в случае возникновения экстренной ситуации?

Пожароопасность различных типов литиевых аккумуляторов

Многие слышали, что аккумуляторы могут загореться, но далеко не все задавались вопросом – а все ли аккумуляторы одинаково пожароопасны? Давайте разберемся.

Существует несколько видов литиевых аккумуляторов:

  • Li-ion.
  • Li-pol.
  • LiFePO4.
  • LTO.

Li-ion

Начнем с одного из самых распространенных типов – Li-ion. Аккумуляторы данного типа обладают высокой энергоемкостью (до 280 Вт*ч/кг), наиболее часто встречаются в формате цилиндрических ячеек различных типоразмеров, самые популярные – 18650, 21700, 32650. Из таких элементов чаще всего собирают аккумуляторные батареи для электровелосипедов, электрокаров, аккумуляторного инструмента и т.д.

Минимальное напряжение для Li-ion аккумулятора варьируется от 2,5 до 2,75V, максимальное – от 4,2 до 4,35V.

В свою очередь Li-ion аккумуляторы имеют разные типы химии:

ICR – в аккумуляторах с такой маркировкой в качестве материала катода используется кобальт лития. Главным преимущество таких аккумуляторов является их стоимость. У них сравнительно небольшая емкость (2000-2500mA*h) и низкие показатели токоотдачи (1-2C).

Используются они, например, в АКБ для ноутбуков. Это самый небезопасный тип Li-ion аккумуляторов, они наиболее чувствительны к перезаряду, перегреву, и механическим повреждениям. Категорически не рекомендуется использовать без платы BMS, а так же в устройствах потребляющих большие токи(>2C).

IMR – в аккумуляторах с такой маркировкой в качестве материала катода используется литий-марганец. Этот тип Li-ion аккумуляторов способен выдерживать токи до 4-10C, что значительно расширяет область их применения. Емкость приблизительно такая же, как и у ICR – до 2500mA*h.

Этот тип аккумуляторов более безопасен, в сравнении с ICR, поскольку гораздо меньше подвержен нагреву в диапазоне рабочих токов.

INR – в аккумуляторах с такой маркировкой в качестве материала катода используется никелат лития. Этот тип Li-ion аккумуляторов способен выдерживать токи до 4-10C, но в отличии от IMR может иметь гораздо более высокую емкость – до 3500mA*h. Так же не значительно подвергнут нагреву, при соблюдении рабочих токов.

NCR – в аккумуляторах с такой маркировкой в качестве материала катода используется

никелат лития и кобальт. Этот тип Li-ion аккумуляторов способен выдерживать токи до 2C. Имеет высокую емкость – до 3500mA*h. Главным преимуществом является высокий срок службы – более 500 циклов заряда-разряда. При сборке АКБ из NCR элементов следует учесть, что, если работа батареи планируется на токах, близким к максимально допустимым, то рекомендуется позаботится о контроле температуры, такой возможностью обладают некоторые платы BMS.

Причины возгорания Li-ion аккумуляторов

Основные причины возгорания – это перегрев или механические повреждения.

Если повреждение аккумулятора достаточно сильное, то возгорание может произойти моментально.

Что касается перегрева, он может быть вызван несколькими факторами:

  • внешнее тепловое воздействие;
  • короткое замыкание;
  • перезаряд;
  • использование аккумулятора при токах, выше допустимых.

Если элемент нагревается до 80-90°C, может запустится химическая реакция, которая продолжит его нагревать, при достижении температуры 180-200°C происходит самовозгорание с дальнейшим повышением температуры вплоть до 900°С

Стоит отметить, что, во многих Li-ion аккумуляторах установлен защитный клапан. Это устройство, которое сбрасывает избыточное давление из элемента в случае его перегрева, а так же размыкает электрическую цепь в районе его плюсового контакта. Благодаря защитному клапану во многих экстренных ситуациях удается избежать возгорания и взрыва.

Так же существуют элементы со встроенными платами защиты, которые контролируют минимальное и максимальное напряжение, а так же ограничивают ток. Такие аккумуляторы имеют немного большую длину, и более высокую цену.

Li-pol

Li-pol аккумуляторы очень близки по своим характеристикам к Li-ion. Они широко используются в мобильных устройствах, носимой электронике, RC моделях и Т.Д. обладают еще большей энергоемкостью, чем Li-ion. Рабочий диапазон напряжения – минимальное от 2,5 до 2,75V, максимальное – от 4,2 до 4,35V. Ключевое отличие от Li-ion – это огромная разнообразность типоразмеров.

Все причины возгорания Li-ion элементов справедливы и для Li-pol, но в сравнении с Li-ion такие аккумуляторы гораздо более чувствительны к механическим повреждениям, они “не любят” тряску, и не имеют защитных клапанов.

LiFePO4

Данный тип аккумуляторов чаще всего используется в качестве замены свинцовых АКБ, в резервных источниках питания, а так же в различном электротранспорте. В сравнении с Li-ion имеет более низкую энергоемкость – до 190–250 Вт*ч/кг.

Минимальное напряжение – 2,5V, максимальное – 3,65V.

Это более безопасный тип литиевых аккумуляторов, они имеют очень высокую термическую и химическую стабильность, Т.Е. при перегреве LiFePO4 не самовозгорается. Но так же стоит понимать, что хоть LiFePO4 и не склонен химическому горению, неисправная АКБ, например, при коротком замыкании способна разогреться до высоких температур, что в свою очередь может спровоцировать возгорание окружающих батарею предметов.

LTO

Литий-титанатные аккумуляторы используются там, где требуется большая токоотдача, например, в автомобильных АКБ. Характеризуются высочайшей долговечностью – до 25000 циклов заряда-разряда. Имеют еще более низкую энергоемкость – до 110 Вт*ч/кг.

Читайте также:  Создан поезд, работающий на водородном топливе

Минимальное напряжение на элементе – 1,6V, максимальное – 2.7V.

Так же, как и LiFePO4, литий-титанат считается довольно безопасным типом аккумуляторов, т.к. не подвержен самовозгоранию в случае возникновения нештатной ситуации, а так же способен выдерживать огромные токи заряда и разряда.

Техника безопасности. Какие правила следует соблюдать, для безопасного использования литиевых аккумуляторов.

В первую очередь, конечно же, стоит позаботиться о качестве продукта, который вы хотите использовать, будь то ячейки, или готовые аккумуляторные батареи. Стоит использовать товар только от надежных производителей, ведь заказывая аккумуляторы и АКБ у сомнительных поставщиков, есть риск получить не только несоответствие заявленным характеристикам, но и неприятности в виде пожара. Так, например, были случаи, когда особо некачественные аккумуляторы загорались сами по себе во время зарядки, даже если все условия эксплуатации были соблюдены.

Для безопасной работы аккумуляторов необходимо соблюдать следующие условия:

Не допускать перезаряда и переразряда аккумуляторов.

Следить, что бы температура аккумуляторов не поднималась выше 60°C.

Не использовать аккумуляторы, которые были подвергнуты механическим повреждениям, даже если на первый взгляд с ними ничего не произошло.

Не оставлять аккумуляторы в разряженном состоянии, это может привести не только к их деградации, но и к повышению внутреннего сопротивления, что в свою очередь вызовет больший нагрев.

У аккумуляторных батарей обязательно должна быть установлена плата BMS, исключением являются только те случаи, когда устройством предусмотрено отсутствие BMS в АКБ, например – моноколесо.

Не заряжать аккумуляторы при отрицательной температуре.

Соблюдение этих правил сведет к минимуму все риски, связанные с использованием литиевых аккумуляторов.

Действия в экстренной ситуации

В случае если произошло возгорание Li-ion или Li-pol АКБ следует помнить, что это химическое горение, т.е. порошковые и углекислотные огнетушители будут неэффективны, в такой ситуации необходимо как можно быстрее залить его водой, это снизит температуру, и остановит реакцию. В случае если воды не оказалось под рукой, то самым правильным решением будет убедиться в отсутствии горючих предметов рядом с аккумулятором, и дать ему выгореть, отойдя на безопасное расстояние.

печально известный galaxy note 7. Последствия самовозгорания батареи.

Стоит отметить, что литиевые аккумуляторы продолжают совершенствоваться, с каждым годом производители стараются делать их не только более емкими, но и более безопасными (защитные клапаны, встроенные платы защиты). В общем и целом, при соблюдении простых правил, литиевые аккумуляторы являются надежным и безопасным источником хранения энергии с массой преимуществ.

Пожароопасность литиевых аккумуляторов

Статья обновлена: 2020-12-17

Литиевые аккумуляторы применяются во многих привычных нам гаджетах, которыми мы пользуемся ежедневно: автономная электроника, смартфоны, электрические инструменты с работой от аккумулятора, электрические транспортные средства, устройства-погрузчики. Часто именно этот тип аккумулятора подходит для конструкции больше всего, потому что у Li-ion оптимальное сочетание рабочих характеристик. Они выигрывают у батарей со свинцовыми, NiMH и NiCd аккумуляторами по удельной энергоемкости и ресурсу эксплуатации.

Эта статья будет посвящена не преимуществам литиевых АКБ, а их существенному слабому месту — пожароопасности. Проблему риска возгорания невозможно недооценить, потому что оно подвергает опасности не только само устройство, внутри которого находится батарея, но и человека и вещи рядом.

Мы разберем вопрос пожароопасности литиевых аккумуляторов и выделим главное:

  • Есть ли разница между разными типами аккумуляторов с литием в контексте опасности возгорания? Насколько они подвержены рискам?
  • Причины возгорания аккумуляторов.
  • Техника безопасности. Какие меры нужно предпринять, чтобы обезопасить процесс эксплуатации?
  • Пошаговая инструкция, как поступать в экстренной ситуации пожара в АКБ.

Есть ли разница между пожароопасностью аккумуляторов с разным типом устройства? Рассмотрим несколько самых распространенных:

  • Li-ion (литий-ионные, один из наиболее распространенных типов);
  • Li-pol (литий-полимерные);
  • LTO (литий-титанатные);
  • LiFePO4 (литий-железо-фосфатные).

Пожароопасность аккумуляторов Li-ion

Шире всего используются именно литий-ионные АКБ. Их особенностью является большая энергоемкость до 280 Вт*ч/кг. Зачастую такие аккумуляторы представляют собой цилиндрические ячейки, типоразмеры варьируются: 18650, 21700, 32650. В производстве они применяются для сборки аккумуляторных батарей к электрокарам, электровелосипедам и другому транспорту, а также к электроинструментам с автономным питанием.

Значения минимального напряжения: 2,5-2,75 Вольт; максимального — 4,2 -4,35 Вольт.

Различаются Li-ion аккумуляторы по используемым в них химическим элементам:

    ICR — это маркировка кобальта лития. Хотя у таких аккумуляторов сравнительно невысокие рабочие показатели, их преимущество заключается в демократичной цене. Обычно их емкость составляет 2000-2500 mA*h, токоотдача 1-2C.

Они нашли применение в изготовлении АКБ к ноутбукам. Среди всех Li-ion аккумуляторов ICR — самый небезопасный вид, так как они чувствительнее других к перезаряду, механическим ударам и перегреву. Строго рекомендуется использовать этот элемент только совместно с платой BMS и только в устройствах, рассчитанных на потребление больших токов (>2C).

    IMR — обозначение для аккумуляторов с катодом из литий-марганца. Они выдерживают токи 4-10С, за счёт чего существенно расширяются их возможности в применении. По ёмкости они не отличаются от ICR она достигает 2500 mA*h. Но, будучи меньше подверженными перегреву в широком диапазоне рабочих токов, IMR безопаснее.

INR — аккумуляторы, в которых в роли материала катода выступает никелат лития. По степени подверженности нагреву под рабочими токами они аналогичны с IMR, так как тоже выдерживают до 4-10С. Но ёмкость у этой категории аккумуляторов выше: она может достигать 3500 mA*h.

  • NCR — маркировка, обозначающая, что катодом служат кобальт и никелат лития. Такие аккумуляторы рассчитаны на токи до 2С и обладают большой ёмкостью 3500 mA*h. На этом преимущества NCR не заканчиваются: эти устройства способны прожить более 500 рабочих циклов заряда и разряда. В процессе сборки АКБ с такими аккумуляторами необходимо учитывать, что для работы на токах, близких к верхнему допустимому пределу, понадобится обеспечить контроль температуры. Не все платы BMS дают такую возможность.
  • Читайте также:  Ведутся разработки платформы, способной управлять объектами при помощи рук

    Почему может произойти возгорание в Li-ion АКБ?

    Причины возгорания аккумуляторов в основном кроются в двух возможных ситуациях: перегрев либо механическое повреждение. Причем если удар был сильным, аккумулятор может вспыхнуть моментально.

    Перегрев может произойти по таким причинам:

    • Тепловое воздействие извне;
    • Избыточный заряд;
    • Короткое замыкание сети;
    • Подвержение аккумулятора токам, которые превышают допустимый предел.

    Нагрев элемента до 80-90°C может запустить химическую реакцию с выделением тепла — и она ещё сильнее усугубит ситуацию. Если температура в аккумуляторе достигнет 180-200°C, самовозгорание неминуемо. Воспламенение приведет к дальнейшему росту температуры до 900°С.

    Чтобы такого не произошло, многие литий-ионные аккумуляторы оснащены защитным клапаном. Он сбрасывает из элемента избыток давления в случае, если перегрев только начался, а также в районе контакта “плюс” размыкает электрическую цепь. Эти меры, предусмотренные защитным клапаном, часто спасают в экстренных ситуациях от возгорания и взрыва.

    Есть также элементы с интегрированными в них платами защиты для контроля уровня напряжения. Они следят за тем, чтобы его значение не выходило за минимальный или максимальный рабочий предел, а также способны ограничивать поступающий ток. Визуально аккумуляторы с такой защитой длиннее других, а цена их выше. Аргументы в пользу защищенных аккумуляторов и против их использования вы сможете взвесить, прочитав эту статью.

    Причины пожароопасности Li-pol аккумуляторов

    По характеристикам Li-pol и Li-ion аккумуляторы очень похожи, но их энергоёмкость ещё выше. Такое сочетание параметров делает эту модификацию идеальной для применения в носимой электронике, мобильных гаджетах, RC моделях. Их рабочий диапазон напряжения лежит между 2,5 до 2,75 V для минимальных значений, от 4,2 до 4,35 V — для максимальных.

    Литий-полимерные аккумуляторы представлены в огромном спектре типоразмеров. Для них справедливы те же причины возможного пожара, что и для литий-ионных устройств, но на механическое воздействие они реагируют ещё чувствительнее. Эти агрегаты не оснащаются защитными клапанами и плохо переносят сильную тряску.

    Подверженность возгоранию аккумуляторов LTO

    АКБ с анодом из пентатитаната лития применяются в случаях, когда нужна большая токоотдача: к примеру, в автомобилях. Это категория аккумуляторов с рекордной долговечностью в эксплуатации, до 25 000 полных циклов заряда и разряда. LTO работают с величинами напряжения: минимальное 1,6 Вольт, максимальное 2,7 Вольт.

    Наконец, у этих аккумуляторов самая низкая энергоёмкость, до 110 Вт*ч/кг.

    Как и следующий тип, LiFePO4, аккумуляторы из литий-титаната относятся к категории безопасных. Они выдерживают огромные токи как при заряде, так и при разряде, и практически не подвержены самовозгоранию при нештатных ситуациях.

    Насколько пожароопасны аккумуляторы LiFePO4

    Аккумуляторы этого типа зачастую применяются в резервных источниках питания и в разных видах электротранспорта, взамен свинцовых батарей. Энергоёмкость LiFePO4 ниже, чем у литий-ионных: до 190–250 Вт*ч/кг. Рабочее напряжение в минимальном значении 2,5V, в максимальном — 3,65V.

    Сам по себе аккумулятор LiFePO4 не подвержен самовозгоранию, у него завидно высокая химическая и термическая стабильность. Однако это не значит, что перегрев для устройства с такой батареей не страшен: если замкнет цепь, и неисправная АКБ сильно нагреется, то высокая температура может привести к возгоранию предметов, её окружающих.

    Техника безопасности для применения литиевых АКБ

    Первоочередной мерой безопасности станет выбор качественного продукта: ячеек или уже готовых АКБ при сборке. Известны случаи, когда некачественные батаери от сомнительных поставщиков загорались произвольно в процессе зарядки, несмотря на строгое соблюдение условий эксплуатации.

    Подбирая товары от надёжных проверенных производителей, вы обезопасите себя от лишних рисков и будете точно знать, что продукция соответствет заявленным характеристикам. Это снизит вероятность возникновения нештатных ситуаций и возможности возгорания.

    Правила эксплуатации АКБ для безопасной работы

    Соблюдая несложные рекомендации из перечня ниже, вы сможете минимизировать любые риски, сопряженные с применением литиевых аккумуляторов.

    • Избегайте полного разряда аккумулятора до полного выключения и перезаряда — не оставляйте зарядное включенным на всю ночь.
    • Контролируйте температуру аккумуляторов, чтобы она не превышала 60°C.
    • Откажитесь от эксплуатации аккумуляторов с механическими повреждениями (удар, урон), даже если визуально следы повреждения незаметны.
    • Разряженным аккумулятор не оставляйте: он деградирует, повышается его внутреннее сопротивление, из-за чего происходит избыточный нагрев.
    • Обязательно устанавливайте плату BMS кроме тех случаев, когда её отсутствие предусмотрено устройством — например, в моно-колесах.
    • Не ставьте аккумуляторы на зарядку при отрицательной температуре среды.

    Что делать в экстренной ситуации

    Как мы уже выяснили в статье, возгоранию подвержены в основном аккумуляторы Li-ion или Li-pol АКБ. Если вдруг это случилось, помните: горение АКБ носит химический характер, поэтому порошковые или углекислотные огнетушители не помогут. Необходимо срочно залить воспламенившийся аккумулятор водой: это поможет снизить температуру и остановить ход химической реакции. Если воды под рукой не оказалось, правильным действием будет убрать подальше от устройства горючие предметы, отойти на безопасное расстояние и дать ему выгореть.

    Производители совершенствуют литиевые аккумуляторы с каждым годом, стараясь не только увеличить их ёмкость, но и проработать меры безопасности: встраивают защитные клапаны и платы. А простые правила эксплуатации делают их надёжным и вполне безопасным ресурсом хранения энергии, поэтому нет необходимости отказываться от их преимуществ.

    Предотвращение перегрева и возгорания аккумуляторов

    Рост рынка мобильной и автомобильной электроники увеличивается благодаря появлению всё новых типов полезных устройств. Литий-ионные или литий-полимерные батареи, которые обычно используют для таких систем, в настоящее время достигают очень высоких емкостей. Все это благодаря технологиям с высокой плотностью энергии, которые предлагают лучшие возможности зарядки и эксплуатации элементов. Батареи более высокой плотности имеют большие преимущества в плане уменьшения размера изношенных систем. Но есть и проблема.

    Заметный недостаток литий-ионных аккумуляторов состоит в том, что они очень чувствительны к риску короткого замыкания или перегрузки во время работы или процесса зарядки. Разработчики схемы, использующие подобный источник питания должны знать, что короткое замыкание может привести к перегреву батареи, что, в свою очередь, приводит к неконтролируемому повышению температуры, которое невозможно предотвратить. Эта ситуация может привести к воспламенению или взрыву. Это серьёзная проблема безопасности вызывающая недовольство владельцев устройств, и даже иногда приводит к изъятию моделей с рынка – такие дела бывают в том числе у больших компаний, например Apple или Samsung.

    Данная проблема была задокументирована в прошлом году Комиссией США по безопасности потребительских товаров. В отчете комиссии о состоянии проекта по производству аккумуляторов с высокой плотностью энергии было обнаружено, что в течение пяти лет отметилось более 25000 случаев перегревов или пожаров, которые произошли в более чем 400 типах потребительских товаров работающих на литиевых батареях.

    Читайте также:  В Китае изобрели камеры видеонаблюдения с искусственным интеллектом

    Защита от перегрева АКБ

    Основная функция литий-ионного элемента – преобразовывать химическую энергию в электричество. Один литий-ионный элемент состоит из интеркалирующего (т.е. размещенного между слоями элемента в его структуре) литиевого катода, анода на основе углерода (обычно графита), а также электролита в жидкой или гелевой форме в котором растворены соли лития, через которые ионы и движутся. Кроме того ячейка имеет полимерный сепаратор, который действует как внутренний изолятор электронов. Использование двух интеркалирующих электродов привело к тому, что литий-ионные батареи описываются как действующие в качестве как-бы качалки, поскольку ионы движутся вперед и назад между электродами и через электролит в процессе литирования / делитирования. Сепаратор же играет ключевую роль в безопасности ячейки.

    Сепараторы превратились из простых однослойных листов в многослойные структуры с функциями отключения батареи в случае отказа. Однако одни только сепараторы не могут обеспечить полную безопасность батареи. Литий-ионный элемент изготовлен из легковоспламеняющихся материалов и подвержен влиянию окружающей среды – механическое или электрическое повреждение может привести к неконтролируемому повышению температуры в конструкции (на ютубе полно видео как взрывают АКБ просто прокалывая их). В этой ситуации материалы литий-ионных элементов, которые стабильны при более низких температурах, начинают разрушаться – это происходит когда температура превышает 130C. Ну и если ячейка начинает бесконтрольно нагреваться, то результаты могут быть катастрофическими.

    Так называемый тепловой выброс (то есть процесс, который приводит к повышению температуры) в литий-ионной ячейке является сильно экзотермическим, самовосстанавливающимся. Он выделяет токсичные и легковоспламеняющиеся газы и выделяет значительную энергию в виде тепла, нагревающего элемент до температуры выше 1000C – пожар обеспечен.

    Требование к внешним защитным цепям для поддержания напряжения и тока элемента в безопасных пределах является одним из основных ограничений литий-ионной батареи. Для предотвращения тепловых явлений имеющих решающее значение в носимой электронике, защита от перегрузки по току и перегрева элемента является ключевой. Непрерывный мониторинг литий-ионных батарей является критическим требованием безопасности, которое также способствует и увеличению срока службы самого элемента.

    Во многих устройствах схема защиты часто игнорируется ещё на этапе проектирования. Принимая решение о добавлении защитных цепей, инженеры обычно оценивают необходимые компромиссы, которые включают дополнительные затраты и повышенную линейную нагрузку, что имеет тенденцию влиять на скорость передачи данных и целостность сигнала в интерфейсах.

    У инженеров еще больше проблем в проектах следующего поколения. Они должны учитывать современные постоянно уменьшающиеся субмикронные полупроводниковые технологии в сочетании с эффектами переходных процессов и электростатического разряда. Существует также целый ряд новых проблем безопасности на растущем рынке носимых устройств, таких как возможность пожара из-за неисправных зарядных устройств. Легко понять почему добавление защиты цепи в эти конструкции стало предпочтительной практикой у серьёзных производителей!

    Восстанавливающиеся тепловые предохранители

    Полимерные термисторы с положительным температурным коэффициентом (PPTC) или самовосстанавливающиеся предохранители являются распространенными устройствами защиты от перегрузки по току используемыми в бытовых приборах, таких как персональные компьютеры, смартфоны, планшеты и теперь также носимые устройства. Потребность в терморезисторах PPTC возросла из-за их очень низкого начального сопротивления, чрезвычайно малых размеров и высокой надежности.

    Восстанавливаемые предохранители PPTC изготовлены из проводящего полимера. Во время нормальной работы проводящие частицы в полимере образуют непрерывный путь, позволяющий току протекать через устройство без помех. Типичное сопротивление этого устройства может составлять от нескольких миллиом до нескольких Ом. Когда возникает состояние перегрузки, полимер нагревается внутри своей структуры из-за протекания тока и сопротивления плавкого предохранителя (I2R). Когда он нагревается примерно до 90 . 160C, его молекулярная структура изменяется от полукристаллической до аморфной. Это вызывает расширение, которое разрушает проводящие пути. Когда проводящие пути нарушены, происходит значительное увеличение сопротивления – обычно на несколько порядков. После охлаждения полимер возвращается в частично кристаллизованное состояние.

    В аккумуляторах высокое сопротивление приводит к нагреву батареи и падению напряжения под нагрузкой, что может сократить срок службы устройства. В такой конструкции можно встроить самовосстанавливающийся предохранитель, чтобы минимизировать полное сопротивление и увеличить время работы устройства.

    Имеющееся в планарном корпусе (0402) новое поколение самовосстанавливающихся предохранителей обеспечивает требуемую производительность элемента благодаря более высоким токам удержания (Ihold), более высоким напряжениям (Vmax) и значениям сопротивления после выключения. Это увеличивает стабильность сопротивления. Благодаря использованию новых токопроводящих материалов с низким сопротивлением, самовосстанавливающиеся предохранители могут давать значения сопротивления всего лишь 0,04 Ом. Такие низкие значения помогают увеличить допустимую нагрузку по току, что снижает уровень потерь и позволяет увеличить срок службы батареи, а также ускорить зарядку элементов. Это имеет особенно большое значение в современных небольших устройствах на основе литий-ионных аккумуляторов.

    Для этой цели разработана специальная серия предохранителей Multifuse, семейство MF-ASML / X, которое характеризуется очень низким сопротивлением, благодаря чему снижается падение напряжения в защитных цепях. Это компактный самовосстанавливающийся предохранитель PPTC в корпусе 0402. Использование компонентов данного типа позволяет ограничить размер защиты от сверхтока, используемой в изношенной электронике.

    Читайте также:  Samsung заявили о создании своего первого складного смартфона

    Аккумулятор и защита цепи

    Многие пользователи электронных устройств используют быстрые зарядки с разъемом USB-C. Он имеет 24 контакта в корпусе меньшего размера, чем в предыдущих моделях USB, но способен обеспечить мощность до 100 Вт. В то время как USB-C обеспечивает преимущества зарядки, недостатком этого увеличенного подключения питания является чрезвычайно малое расстояние между выводами и большая вероятность неконтролируемых замыканий. Эти дефекты могут генерировать огромное количество тепла, которое может повредить не только кабель и разъем, но и устройства заряжаемые, и даже быть опасным для окружающих людей.

    В случае носимых приложений можно реализовать предохранитель PPTC с возможностью сброса в небольших корпусах (0402) как в разъеме зарядного кабеля USB, так и на печатной плате в самом устройстве. Результатом использования двойной защиты является то, что элемент защищен во время цикла зарядки, а цепь защищена во время разряда, а также самого источника питания устройства, если происходит короткое замыкание или обнаруживается чрезмерный ток или температура.

    Кроме того, разработчики могут защитить как разъемы USB Type-C, так и другие зарядные кабели, добавив полимерную тепловую защиту (P-TCO). Компоненты серии Bourns P-TCO являются примером оптимизированного, сбрасываемого термодатчика для защиты от перегрева и перегрузки по току. Эти устройства обеспечивают чрезвычайно низкое сопротивление и рассчитаны на температуру отключения от 75 до 100C с максимальным рабочим напряжением 12 В и током до 50 А.

    Добавление защиты цепи (такой как предохранитель PPTC) к разъему кабеля устройства защищает его от перегрузки по току и перегрева, чтобы соответственно избежать проблем безопасности во время использования.

    Это позволяет разработчикам устранять вредные последствия нежелательного события во время зарядки, переходного состояния или чрезмерной температуры батареи, обеспечивая тем самым более безопасный продукт для потребителя.

    Повышение уровня надежности и безопасности

    Необходимость внедрения небольших надежных схем защиты и значение, которое она придает изделиям бытовой электроники, становится все более очевидной. Компании которые производят электронные устройства уже поняли, что провал в этой области может не только сигнализировать о потенциальных проблемах безопасности и большом количестве возвратов, но также инициировать негативные действия в социальных сетях и нелестные отзывы о компании, которые могут серьезно повредить репутации бренда и имиджу производителя, что в конечном итоге окажет плохое влияние на продажи продукции.

    Схема простого устройства для демонстрации эффекта электромагнитного ускорения металлического снаряда в пушке Гаусса.

    Тонкомпенсированный регулятор громкости с адаптацией к регулятору тембра – теория и практика.

    Теория и практика ОУ, описание работы и подключение типового операционного усилителя – микросхемы LM358.

    АНАЛИЗ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ЛИТИЙ-ИОННЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ Текст научной статьи по специальности « Энергетика и рациональное природопользование»

    Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Елисеев Ю.Н., Мокряк А.В.

    Как один из наиболее перспективных новых источников энергии, литий-ионный аккумулятор и связанные с ним проблемы пожарной безопасности вызвали большой исследовательский интерес. Литий-ионные аккумуляторные батареи содержат опасные материалы, такие как легковоспламеняющиеся растворители, которые могут привести к экзотермической реакции и, как следствие, повышению температуры выше предельно допустимой. Несмотря на защиту с помощью механизмов безопасности батарей, пожары являются относительно частым явлением. В данной статье рассматривается случаи возгорания литий-ионных аккумуляторных батарей и их причины.

    Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Елисеев Ю.Н., Мокряк А.В.

    FIRE HAZARD ANALYSIS OF LITHIUM-ION BATTERIES

    As one of the most promising new energy sources, the lithium-ion battery and related fire safety issues have generated a great deal of research interest. Lithium-ion batteries contain dangerous materials, such as flammable solvents, which can lead to an exothermic reaction and, as a result, hang temperatures above the maximum permissible temperature. Despite being protected by battery safety mechanisms, fires are relatively common. This article discusses the cases of ignition of lithium-ion batteries and their causes.

    Текст научной работы на тему «АНАЛИЗ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ЛИТИЙ-ИОННЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ»

    АНАЛИЗ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ЛИТИЙ-ИОННЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

    Ю.Н. Елисеев, кандидат технических наук; А.В. Мокряк.

    Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России

    Как один из наиболее перспективных новых источников энергии, литий-ионный аккумулятор и связанные с ним проблемы пожарной безопасности вызвали большой исследовательский интерес. Литий-ионные аккумуляторные батареи содержат опасные материалы, такие как легковоспламеняющиеся растворители, которые могут привести к экзотермической реакции и, как следствие, повышению температуры выше предельно допустимой. Несмотря на защиту с помощью механизмов безопасности батарей, пожары являются относительно частым явлением. В данной статье рассматривается случаи возгорания литий-ионных аккумуляторных батарей и их причины.

    Ключевые слова: литий-ионные аккумуляторы, исследование, пожар, пожароопасность, тепловой разгон, короткое замыкание

    FIRE HAZARD ANALYSIS OF LITHIUM-ION BATTERIES Yu.N. Eliseev; A.V. Mokryak.

    Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia

    As one of the most promising new energy sources, the lithium-ion battery and related fire safety issues have generated a great deal of research interest. Lithium-ion batteries contain dangerous materials, such as flammable solvents, which can lead to an exothermic reaction and, as a result, hang temperatures above the maximum permissible temperature. Despite being protected by battery safety mechanisms, fires are relatively common. This article discusses the cases of ignition of lithium-ion batteries and their causes.

    Keywords: Li-ion batteries, research, fire, fire hazard, thermal acceleration, short circuit

    Аккумулятор представляет собой электрохимическое устройство, которое хранит энергию и выпускает ее в виде электричества. Литий-ионные аккумуляторы по праву можно назвать самыми распространенными в жизни человека в XXI в. Благодаря таким преимуществам, как длительный срок службы, габариты и вес, быстрая перезарядка, литий-ионные аккумуляторы можно встретить в портативных электронных устройствах -телефоны, ноутбуки, камеры и т.д. Также они встречаются в промышленных сферах -например, источники бесперебойного питания, охранные системы, силовые агрегаты, уличное освещение, медицинское оборудование. Литий-ионная аккумуляторные батареи могут обеспечить энергией электрические транспортные средства, благодаря высокой энергетической емкости [1, 2].

    Читайте также:  Зафиксировано несколько случаев самостоятельного включения «умных» печей June Oven

    Однако литий-ионные аккумуляторы имеют недостаток – электролит может самонагреваться и батарея может перейти в тепловой разгон, то есть батарея воспламеняется, это приводит к быстрому повышению давления и температуры в ячейке. Тепловой разгон может произойти, когда батарея выходит из стабильного рабочего состояния в результате, например, короткого замыкания, перегрева, перезарядки или механического повреждения. В результате происходит выделение легковоспламеняющихся и токсичных газов. Утечка газа из литий-ионной аккумуляторной батареи является серьезной проблемой, поскольку выделяемые летучие органические вещества являются легковоспламеняющимися, а их выброс представляет собой угрозу, которая может вызвать взрыв и пожар [3, 4].

    Электролит в батарейке, как правило, выполнен из растворов солей лития. Так при первой зарядке на заводе-изготовителе, в процессе интеграции лития в анод на электродах (в основном на аноде), образуется защитный ионопроводящий слой, образованный из разложившегося электролита. Сформированный барьер защищает электроды от недопустимых реакций с электролитом. При нормальном использовании температура батареи ниже 40 °С. Короткое замыкание в элементе запускает процесс нагрева аккумулятора и, когда температура достигает 70-90 °С, ионопроводящий защитный барьер начинает разрушаться на аноде. После этого литий, интегрированный в анод, запускает реакцию с электролитом, в результате этого процесса происходит выделение летучих газов: этана, метана, этилена и т.п. Кроме того, типичные компоненты батареи, например пластиковая упаковка, сепаратор и электролит, являются горючими. Таким образом, пожары, могут происходить в самых разных устройствах – от мобильных телефонов до самолетов [5].

    В таблице перечислены несколько случаев взрывов и возгорания литий-ионных аккумуляторных батарей за последние годы, которые можно разделить на три основных типа: мобильный телефон, электромобили и самолеты.

    Таблица. Отдельные случаи взрывов и возгорания литий-ионных аккумуляторных батарей в последние годы

    Устройства № Дата Страна Случай

    Мобильные телефоны 1 24.08.2016 Корея Взрыв и возгорание аккумулятора Note 7

    2 18.09.2016 Китай Аккумулятор Note 7 взорвался и загорелся во время зарядки

    3 10.10.2016 Китай Аккумулятор iPhone 7 взорвался, и пользователь получил ранения

    4 14.10.2016 Китай Huawei P9 взорвался и загорелся во время зарядки

    5 10.17.2016 Австралия В результате самовозгорания iPhone 7 произошло возгорание автомобиля

    6 09.01.2018 Швейцария При замене взорвался аккумулятор iPhone в руках продавца в розничном магазине. Один человек получил ранения, семь человек были доставлены в больницу с отравлением

    7 10.01.2018 Испания В процессе ремонта батарея мобильного телефона iPhone взорвалась, произошло возгорание

    8 29.12.2018 Америка iPhone XS Max загорелся в кармане владельца

    Электро мобили 1 01.01.2016 Норвегия Электромобиль Tesla Model S загорелась во время зарядки

    2 14.05.2016 Китай Электроавтобус загорелся из-за короткого замыкания аккумуляторной батареи

    3 07.09.2016 Нидерланды Электромобиль Tesla Model S врезался в дерево, из-за чего загорелся аккумулятор, в результате чего водитель погиб

    4 15.01.2016 Китай Самовозгорание электроавтобуса во время движения

    5 19.02.2017 Китай Электромобиль Tesla Model X загорелся после аварии

    6 01.05.2017 Китай Самовозгорание электроавтобуса во время зарядки

    7 24.03.2018 Америка Электромобиль Tesla Model S загорелся во время стационарного режима

    8 21.05.2018 Китай Самовозгорание электроавтобуса во время движения

    Устройства № Дата Страна Случай

    1 03.09.2010 ОАЭ Boeing 787 потерпел крушение из-за самовозгорания груза (81 000 литий-ионных аккумуляторных батарей)

    Самолеты 2 07.01.2013 Америка Взрыв литий-ионной аккумуляторной батареи в отсеке электрооборудования в задней части самолета Boeing 787

    3 16.01.2013 Япония Аккумуляторная батарея загорелась во время полета Boeing 787

    Что касается случаев взрывов и возгорания литий-ионных аккумуляторных батарей мобильных телефонов, то почти все производители сталкивались с такими инцидентами: Apple, Samsung и Huawei. Например, Samsung Note 7 был выпущен 3 августа 2016 г., а его первый взрыв был 24 августа 2016 г. В конце концов, количество взрывов вынудило Samsung отозвать все устройства Note 7 по всему миру 2 сентября 2016 г. Основная причина Note 7 была связана с неисправностью батареи, Samsung использовал чрезмерно тонкий сепаратор для увеличения плотности энергии батареи, что существенно увеличило вероятность короткого замыкания батареи [6].

    Использование литий-ионных аккумуляторов в автомобильной промышленности предъявляет более высокие требования к аккумуляторам, поскольку они значительно больше и имеют более жесткие условия окружающей среды, например вибрацию, влажность, большие колебания температуры. Для электромобилей большинство случаев возгорания возникали в условиях сбоя зарядки, разрядки и самовозгорания, что впоследствии приводило к короткому замыканию батарей. Хотя частота взрывов и возгорания литий-ионных аккумуляторных батарей электромобилей составляет примерно 1/10 000, что значительно ниже, чем у традиционных транспортных средств (7,6/10 000), эта проблема все еще значительно мешает разработке электромобилей.

    Случаи взрыва и пожара на самолетах обычно происходили из-за отказа электронного оборудования пассажиров, когда загоралась батарея, наполнялась дымом кабина и приводила к катастрофическим последствиям. Эти аварии вынудили бюро гражданской авиации по всему миру принять жесткие меры в отношении портативной электроники. Исследования показали, что взрывы и пожары батарей в самолетах, как правило, были результатом неисправности батарей, вибрации самолета, изменения давления и температуры, которые впоследствии вызывали короткое замыкание батарей [7, 8].

    Общедоступной статистики по причине и количеству возгораний литий-ионных аккумуляторных батарей на данный момент не ведется, возможно, такую статистику ведут сами производители. Как показали результаты анализа общедоступных случаев, основной причиной возгорания литий-ионных аккумуляторных батарей является тепловой разгон в результате короткого замыкания и горючесть компонентов батареи, таких как электролит и сепаратор. Ведение такой статистики имело бы огромный интерес для пожарно-технического эксперта, который расследует причины пожара, связанные с возгоранием литий-ионных аккумуляторных батарей, так как там могли быть описаны условия окружающей среды (время года, температура), возраст аккумулятора, в какой момент произошло возгорание (в режиме зарядки, работы или покоя) и возможная причина.

    Читайте также:  Брендом Canon создана умная фотовспышка, самостоятельно выбирающая направление освещения

    1. ГОСТ Р МЭК 61960-2007. Аккумуляторы и аккумуляторные батареи, содержащие щелочной и другие некислотные электролиты. Аккумуляторы и аккумуляторные батареи литиевые для портативного применения. М.: Стандартинформ, 2008.

    2. CEI/IEC 61960, First edition 2003-12. International Electrotechnical Commission, 3. rue de Varembé, PO Box 131, CH-1211 Geneva 20.

    3. Плотников В.Г., Чешко И.Д., Кондратьев С.А. Пожарная опасность литий-ионных аккумуляторов и низковольтных источников питания на их основе // Расследования пожаров. 2014. Вып. 4. С. 53-58.

    4. Поведение литий-ионного аккумулятора емкостью 150 Ач в экстремальных ситуациях / А.Н. Кожевников [и др.] // Электрохимическая энергетика. 2008. Т. 8. № 1. С. 46-50.

    5. Румянцев А.М., Волжинская Е.Г., Жданов В.В. Поведение малогабаритных литий-ионных аккумуляторов в условиях перезаряда // Электрохимическая энергетика. 2007. Т. 7. № 2. С. 73-77.

    6. Влияние эксплуатационных факторов на работу литий-ионного аккумулятора / М.А. Бураков [и др.] // Символ науки. 2019. № 7.

    7. Advances in Lithium-Ion Batteries / Edited by W. A. Schalwijk van, B. Scrosati. N.Y.: Kluwer Academic/Plenum Publishers, 2002.

    8. Ohsaki T., Kishi T., Kuboki T., Takami N., Shimura N., Sato Y., Sekino M., Satoh A. // J. Power Sources. 2005. V. 146. P. 97.

    1. GOST R MEK 61960-2007. Akkumulyatory i akkumulyatornye batarei, soderzhashchie shchelochnoj i drugie nekislotnye elektrolity. Akkumulyatory i akkumulyatornye batarei litievye dlya portativnogo primeneniya. M.: Standartinform, 2008.

    2. CEI/IEC 61960, First edition 2003-12. International Electrotechnical Commission, 3. rue de Varembe, PO Box 131, CH-1211 Geneva 20.

    3. Plotnikov V.G., Cheshko I.D., Kondrat’ev S.A. Pozharnaya opasnost’ litij-ionnyh akkumulyatorov i nizkovol’tnyh istochnikov pitaniya na ih osnove // Rassledovaniya pozharov. 2014. Vyp. 4. S. 53-58.

    4. Povedenie litij-ionnogo akkumulyatora emkost’yu 150 Ach v ekstremal’nyh situaciyah / A.N. Kozhevnikov [i dr.] // Elektrohimicheskaya energetika. 2008. T. 8. № 1. S. 46-50.

    5. Rumyancev A.M., Volzhinskaya E.G. Zhdanov V.V. Povedenie malogabaritnyh litij-ionnyh akkumulyatorov v usloviyah perezaryada // Elektrohimicheskaya energetika. 2007. T. 7. № 2. S. 73-77.

    6. Vliyanie ekspluatacionnyh faktorov na rabotu litij-ionnogo akkumulyatora / M.A. Burakov [i dr.] // Simvol nauki. 2019. № 7.

    7. Advances in Lithium-Ion Batteries / Edited by W. A. Schalwijk van, B. Scrosati. N.Y.: Kluwer Academic/Plenum Publishers, 2002.

    8. Ohsaki T., Kishi T., Kuboki T., Takami N., Shimura N., Sato Y., Sekino M., Satoh A. // J. Power Sources. 2005. V. 146. P. 97.

    Литий-ионные батареи безопасны, но с миллионами потребителей, использующими батареи, сбои неизбежны. В 2006 году авария одной из 200,000 XNUMX вызвала отзыв почти шести миллионов литий-ионных батарей. Sony, производитель рассматриваемых литий-ионных элементов, указывает, что в редких случаях микроскопические частицы металла могут контактировать с другими частями аккумуляторного элемента, что приводит к короткому замыканию внутри элемента.

    Литий-ионные аккумуляторы – опасность возгорания

    Физическое повреждение аккумуляторных элементов, загрязнение электролита или низкое качество сепаратора могут вызвать возгорание литий-ионных аккумуляторов.

    Взрывоопасный пожар в литий-ионной батарее

    В июне 2018 года у одного из наших клиентов произошло возгорание литий-ионной батареи, используемой в изготовленном на заказ электробайке. Хозяин мотоцикла собирался показать батарею своей семье, когда она внезапно загорелась, лежащая на кухонном столе! Аккумулятор не был подключен ни к зарядному устройству, ни к байку.

    Ожесточенный пожар, который наш клиент воспринимал как фейерверк, не мог быть потушен, и огонь распространился на внутренние помещения и конструкцию здания, что привело к почти полной гибели здания.

    Наши собственные исследователи провели технические исследования поврежденной батареи и элементов батареи. Вероятной первопричиной возгорания является физическое повреждение аккумулятора, которое вызывает тепловой разгон аккумулятора. Возникшее давление было выпущено через трещины в первом затронутом элементе батареи, что вызвало тепловой разгон в некоторых других элементах.

    Основная причина пожара

    Старший научный сотрудник Норвежского института оборонных исследований (FFI) Хельге Вейдал объяснил опасности литий-ионных аккумуляторов в статье в Risk Consulting, выпуск 2/2017. Возгорание может быть вызвано физическим повреждением аккумуляторных элементов, например тем, что испытал наш клиент, или же оно может быть вызвано загрязнением электролита или плохим качеством сепаратора.

    Бесчисленное количество устройств

    Количество устройств, использующих литий-ионные батареи в домашних хозяйствах и на предприятиях по всему миру, огромно. Нас окружают миллиарды устройств: мобильные телефоны, ноутбуки, радио, фотоаппараты, фонарики, радиоприемники. Оборудование, потребляющее еще больше энергии, такое как газонокосилки, другие электроинструменты, а в странах Северной Европы даже роторные снегоочистители, принадлежит домашнему хозяйству.

    Электромобили быстро выходят на несколько международных рынков. Автобусы, корабли, паромы, большие грузовики и даже самолеты разрабатываются для коммерческих целей, и все они используют литий-ионную технологию в качестве источника энергии. Большие литий-ионные аккумуляторные батареи используются в накопителях энергии для оптимизации солнечной энергетики.

    Что делать, если Аккумулятор перегревается или загорается

    Если литий-ионный аккумулятор перегревается, шипит или вздувается, немедленно отодвиньте устройство от легковоспламеняющихся материалов и поместите его на негорючую поверхность. По возможности извлеките аккумулятор и положите его на улицу, чтобы он сгорел. Простое отключение аккумулятора от заряда может не остановить его разрушительный путь.

    С небольшим литий-ионным огнем можно обращаться как с любым другим горючим огнем. Для достижения наилучших результатов используйте пенный огнетушитель, сухой химикат CO2, ABC, порошкообразный графит, медный порошок или соду (карбонат натрия). Если пожар происходит в салоне самолета, FAA инструктирует бортпроводников использовать воду или газировку. Продукты на водной основе наиболее доступны и подходят, поскольку литий-ионный аккумулятор содержит очень мало металлического лития, который вступает в реакцию с водой. Вода также охлаждает прилегающую территорию и препятствует распространению огня. Исследовательские лаборатории и фабрики также используют воду для тушения пожаров литий-ионных аккумуляторов.

    Читайте также:  Покупательский спрос на бытовую технику и электронику упал в 2021 году

    Экипаж не имеет доступа к грузовым помещениям пассажирского самолета во время полета. Для обеспечения безопасности в случае пожара в самолетах используются системы пожаротушения. Галон является обычным средством пожаротушения, но этого агента может быть недостаточно для тушения литий-ионного пожара в грузовом отсеке. Испытания FAA показали, что противопожарный газ галон, установленный в грузовых зонах авиакомпаний, не может погасить пожар батареи, который сочетается с другими легковоспламеняющимися материалами, такими как газ в аэрозольном баллоне или косметика, обычно переносимая путешественниками. Однако система предотвращает распространение пламени на соседний горючий материал, такой как картон или одежду.

    С увеличением использования литий-ионных аккумуляторов были разработаны улучшенные методы тушения литиевых пожаров. Средство пожаротушения с водной дисперсией вермикулита (AVD) диспергирует химически вспученный вермикулит в форме тумана, который обеспечивает преимущества по сравнению с существующими продуктами. Огнетушители AVD выпускаются в аэрозольных баллончиках объемом 400 мл для небольшого пожара; Канистра АВД для складов и заводов; 50-литровая тележка AVD для крупных пожаров и модульная система, которую можно перевозить на пикапе.

    Возможно, потребуется потушить большой литий-ионный пожар, например, в электромобиле. Можно использовать воду с медью, но она может быть недоступна и дорогостоящая для пожарных помещений. Все чаще специалисты советуют использовать воду даже при больших литий-ионных пожарах. Вода снижает температуру горения, но не рекомендуется при пожаре батарей, содержащих металлический литий.

    При возникновении пожара с литий-металлической батареей используйте только огнетушитель класса D. Литий-металлический содержит много лития, который вступает в реакцию с водой и усугубляет пожар. По мере роста количества электромобилей должны быть увеличены и методы тушения таких пожаров.

    Простые инструкции по использованию Литий-ионные аккумуляторы

    Неисправный литий-ионный аккумулятор начинает шипеть, вздуваться и вытекать электролит.

    Электролит состоит из соли лития в органическом растворителе (гексафторфосфате лития) и легко воспламеняется. Горящий электролит может воспламенить горючий материал в непосредственной близости.

    Обработайте литий-ионный огонь водой или используйте обычный огнетушитель. Используйте огнетушители класса D только для литий-металлических возгораний из-за реакции воды с литием. (Литий-ионный содержит небольшое количество металлического лития, вступающего в реакцию с водой.)

    Если классовый Dextinguisher недоступен, потушите литий-металлический огонь водой, чтобы предотвратить распространение огня.

    Для наилучших результатов при тушении литий-ионного пожара используйте пенный огнетушитель, CO2, сухой химикат ABC, порошкообразный графит, медный порошок или соду (карбонат натрия), как если бы вы тушили другие горючие пожары. Зарезервировать класс

    Только средства для тушения литий-металлических пожаров.

    Если пожар горящей литий-ионной батареи не может быть потушен, дайте батарее гореть контролируемым и безопасным способом.

    Помните о распространении ячеек, поскольку каждая ячейка может быть использована в своем собственном расписании в горячем состоянии. Поместите на время сгоревший пакет снаружи.

    Взрывы аккумуляторов: причины, следствия и методы защиты

    Горящие и взрывающиеся аккумуляторы небезосновательно считаются одной из главных фобий пользователей мобильных устройств. Многие помнят о взрывающихся на зарядке iPhone, а историю с Galaxy Note 7 не слышал только очень ленивый и нелюбопытный. Новые поводы опасаться жизнь подкидывает регулярно. Например, совсем недавно у одной из пассажирок авиарейса Пекин-Мельбурн загорелись аккумуляторы беспроводных наушников. От подобного не застрахован никто. Мы постараемся подробно рассказать о причинах бабахов и способах защиты от них.

    Хронология инцидентов

    Несмотря на то, что в последнее время сообщений о взрывах и возгораниях батарей становится всё больше, подобные случаи происходят, наверное, с начала массового распространения гаджетов. Одно из наиболее ранних сообщений в прессе датируется 2006 годом, когда неприятностей от аккумуляторов стало столько, что уже невозможно было списать всё на случайность. Почти все крупные производители ноутбуков, включая Apple, Dell, Lenovo, Fujitsu, Hitachi, Sharp и Sony, начали отзывать тысячи и сотни тысяч своих устройств с рынка. Причиной стали дефектные аккумуляторы Sony, которые успели спалить сотни ноутбуков самых разных моделей. На фото ниже — эффектно бабахнувший ноутбук Dell, ставший основой дальнейшего разбирательства.

    В следующий раз об опасностях батарей заговорили в 2009 году, когда было зафиксировано несколько случаев самовозгорания iPhone и iPod Touch, причём иногда с весьма неприятными последствиями. Одному из пострадавших осколки от разлетевшегося экрана попали в лицо, другому — повредили глаз. И это не считая множества случаев материального ущерба. На фото ниже — результат зарядки дефектного iPhone в автомобиле.

    Конечно, с проблемами сталкивались владельцы не только iPhone, но и других гаджетов. Случаи возгорания и взрыва аккумуляторов были зафиксированы у смартфонов Samsung Galaxy S II, ноутбуков Apple PowerBook и даже кнопочных телефонов Nokia 8210.

    Публикаций о взрывах батарей с каждым годом становилось всё больше, и не единожды в прессе появлялись сообщения, что тот или иной производитель отзывает очередную партию устройств в связи с дефектными батареями. Последние несколько лет не проходит и месяца без очередного громкого (в прямом и переносном смысле) взрыва. Взять для примера хоть 2016 год. Январь — Sony Xperia T3, владелец получил серьёзные ожоги руки во время использования мессенджера. Февраль — Lenovo A6000 загорелся при попытке вынуть аккумулятор после зарядки. Март — возгорание iPhone 6 на борту летевшего над Тихим океаном самолёта (к счастью, гаджет удалось быстро потушить). Апрель — взрыв LG Optimus F6 в кармане владельца, которому в итоге потребовалась пересадка кожи. Июнь — возгорание Samsung GALAXY S5, снова в кармане брюк, но на этот раз без травм. Июль — минимум два случая возгорания смартфонов Xiaomi, один стал причиной ожогов третьей степени у владельца. Август — возгорание iPhone 6 после падения с велосипеда и удара смартфона о землю. Сентябрь — множество взрывов и возгораний смартфонов Galaxy Note 7, которые приводили к самым разным последствиям. Октябрь — машина сгорела из-за оставленного на зарядке iPhone 7.

    Читайте также:  Особенности технологии NFC и смартфонов с этой функцией

    А в ноябре в одном из американских домов взорвался гироскутер, причинив ущерб сразу на миллион долларов — этот случай претендует на самый серьёзный по сумме ущерба.

    Неприятные истории успели произойти и в начале этого года. В январе HP объявила об отзыве 100 тысяч ноутбуков из-за проблем с батареями. В феврале, по тем же причинам, Apple пришлось отозвать 88 тысяч смартфонов iPhone 6S. В марте произошёл и вовсе выдающийся случай: на борту самолёта прямо на голове женщины загорелись беспроводные наушники. Несмотря на пугающее фото, сильно пассажирка не пострадала, но лучше даже не предполагать, что случилось бы, будь возгорание чуточку сильнее. Как видим, источниками опасности могут стать не только смартфоны и ноутбуки, но и любые другие гаджеты с литиевыми аккумуляторами.

    Почему аккумуляторы взрываются

    С точки зрения физики и химии основная причина взрывов литиевых аккумуляторов одна — короткое замыкание между катодом и анодом. Если это происходит, резкое повышение силы тока начинает разогревать батарею. При достижении температуры в 70-90° С расплавленный литий начинает реагировать с электролитом. При этом выделяются взрывоопасные соединения, но без доступа кислорода взрыва не происходит. Наилучшее решение в этом случае — как можно быстрее разломать корпус аккумулятора. Возгорания при этом не избежать, но это будет именно горение, а не взрыв. Но если батарея крепкая, температура быстро достигает 200° С — и материал катода начинает разлагаться с выделением кислорода. Ускоряет этот процесс термическое разложение электролита, начинающееся при этой же температуре. Именно наличие углеводородов, окислителя в виде кислорода и высокая температура — идеальные условия для взрыва. В зависимости от конструкции аппарата этот взрыв может либо сорвать крышку батарейного отсека, либо разнести в куски весь девайс. Второе предсказуемо сопровождается большими разрушениями и серьёзными травмами. В наихудших случаях температура внутри аккумулятора может достигать 660-900° С, когда в реакцию с оставшимся электролитом вступает графит и плавится алюминиевый токоприёмник.

    Причины короткого замыкания могут быть разные. Первая — физическое воздействие на аккумулятор. При ударах и падениях смартфона анод и катод могут соприкоснуться, что и запустит цепочку необратимых реакций. Именно из-за этого и происходили возгорания батарей Samsung Galaxy Note 7: тонкий корпус слишком сильно сдавливал аккумулятор, что иногда могло привести к контакту между электродами.

    Вторая причина — нагрев, который может происходить при использовании неоригинальной зарядки или при долгом нахождении устройства под прямыми солнечными лучами. Иногда оба фактора встречаются: именно этим объясняется достаточно заметное количество сгоревших из-за смартфонов автомобилей. При повышении температуры внутренние части аккумулятора закономерно расширяются, химические реакции идут быстрее, что приводит к серии микроскопических коротких замыканий. Пока они не приняли лавинообразный характер, батарею ещё можно спасти, охладив её. Но если этого не сделать — всё будет развиваться по описанному выше сценарию.

    Наконец, третья причина — банальное старение аккумулятора. Этот происходит с любым литиевым аккумуляторам, но обычно мы меняем гаджеты раньше, чем их батареи становятся опасными. Однако при неправильной или интенсивной эксплуатации аккумуляторов (быстрая зарядка, действие высоких температур, использование устройств на морозе) внутри них начинают «прорастать» так называемые дендриты — ветвистые структуры из металлического лития. Дендриты произрастают из анода, со временем могут достигнуть катода — и стать причиной короткого замыкания.

    Как себя защитить

    Часто в сети можно встретить информацию о том, что заряжать смартфоны нужно только оригинальными зарядными устройствами. Это справедливо, но лишь отчасти. Помимо фирменных блоков питания, которые идут в комплекте с гаджетом или продаются в официальных магазинах, вы можете без опасений пользоваться сертифицированными блоками. Например, сертифицированная компанией Apple зарядка для iPhone от другого производителя будет ничем не хуже (а порой и лучше) фирменного блока питания. В случае с Android выдавать сертификаты может не производитель гаджета, а разработчик технологий зарядки. Так, если ваш гаджет поддерживает технологию Quick Charge, вы можете купить любой блок питания, имеющий сертификацию Qualcomm. Если использования неоригинального зарядного устройства избежать всё же не удаётся, не заряжайте гаджеты с использованием напряжения выше 5 вольт и силой тока выше 1 ампера. При соблюдении этих условий ничего плохого, скорее всего, не случится.

    Когда аппарат заряжается, не допускайте его перегрева, оставляя под прямыми лучами солнца или накрывая подушкой. Сюда же можно отнести запуск «тяжёлых» игр на смартфоне во время зарядки — вы получите двойной перегрев гаджета и сокращение срока службы батареи. Однако если уровень заряда полон, играть с вставленным кабелем можно. Ещё раз обращаем внимание, что речь идёт именно о серьёзной нагрузке, которая может привести к чрезмерному нагреву устройства. Обычное использование гаджета на зарядке (чтение, простые игры) ничем не грозит ни вам, ни батарее смартфона.

    Наконец, плохой идеей будет ношение смартфона в кармане во время занятий активным спортом. В случае неудачного падения вы рискуете не только разбить гаджет, но и получить ожоги от взорвавшегося из-за механических повреждений аккумулятора — подобные случаи уже происходили. Этот же пункт касается и других механических воздействий, начиная от банальных падений устройств и заканчивая ситуацией «положил большой гаджет в задний карман и сел на твёрдую поверхность».

    Вы наверняка замечали, что старые аккумуляторы вздуваются: это происходит из-за старения материалов батареи и внутренних химических реакций с выделением газов. Однако не стоит ждать, когда выпуклости на батарее будут видны невооружённым глазом. Если ваш гаджет оснащён съёмным аккумулятором, его очень просто проверить на пригодность: положите батарею на ровную гладкую поверхность и попробуйте её раскрутить. Если это удалось, и аккумулятор до остановки сделал несколько оборотов, от его эксплуатации лучше отказаться.

    Читайте также:  Турция запретила поставку гаджетов с сервисами Google

    Что делать если аккумулятор загорелся?

    Несмотря на все возможные меры предосторожности, от банального брака (как в случае с Galaxy Note 7) не застрахован никто, а потому важно чётко представлять себе последовательность действий, если вам всё же пришлось столкнуться с загоревшимся аккумулятором. Главное — не растеряться. Если ваш смартфон начал дымиться прямо на зарядке, прежде всего необходимо отключить электричество. При этом ни в коем случае не следует прикасаться смартфону. Лучше всего выдернуть из розетки сам зарядник, если есть возможность — выключить автомат на щитке, обесточив всё помещение. После этого следует как можно быстрее перекрыть доступ к устройству подручными средствами. Лучше всего накрыть девайс кастрюлей или бросить его в ведро с водой. Собственно, если реакция уже началась, остановить её в бытовых условиях практически невозможно — либо сама прекратится, либо таки рванёт. Все действия сводятся к минимизации последствий. Если можно выкинуть аппарат либо батарею в место, где взрыв никому не причинит ущерба — делайте это как можно быстрее. Если такой возможности нет — постарайтесь накрыть эту «гранату» чем угодно, что плохо горит само и не позволит разлететься горящим обломкам при взрыве.

    Как известно, чистый литий нельзя тушить водой — он соединяется с ней, выделяя взрывоопасный водород. Однако в современных аккумуляторах металлический литий не используется, поэтому тушение водой не хуже любого другого способа. А вот если проблема возникла с неперезаряжаемой литиевой батарейкой, в которых металлический литий всё же есть, воды действительно лучше избегать.

    Мифы и факты об аккумуляторах

    В Интернете не прекращаются споры о том, как всё-таки правильно эксплуатировать литиевые аккумуляторы, а одно и то же утверждение в разных источниках может быть как подтверждено, так и опровергнуто. Мы постараемся не только дать ответы на наиболее частые вопросы, но и обосновать их.

    Аккумуляторы необходимо заряжать с 0 до 100 процентов — миф. Долгое время считалось, что литиевые аккумуляторы не подвержены эффекту памяти, однако учёные выяснили, что это не совсем так. Но значимость эффекта настолько невелика, то при полном разряде литиевых батарей шанс навредить им намного больше, чем при заряде с 50%. Дело в том, что чем глубже вы разряжаете аккумулятор, тем интенсивнее расходуется ресурс его компонентов, которые начинают испытывать значительные механические напряжения. Среди таких негативных эффектов — разрушение электродов, расслоение графитовой матрицы, образование частиц металлического лития и дендритов, снижение поверхностной активности электродов. Всё это приводит к тому, что батарея при заряде сможет запасать меньше энергии. Поэтому вы можете без опасений ставить гаджет на зарядку в любой удобный момент, но, в то же время, не допускайте их полного разряда.

    Аккумуляторы необходимо калибровать — правда. Современные батареи управляются специальными контроллерами, которые со временем накапливают определённую ошибку, вследствие чего происходит снижение эффективной ёмкости аккумулятора. Например, аккумулятор может быть заряжен всего до 90%, в то время как индикатор на устройстве показывает все 100%. Чтобы избежать этого, необходимо хотя бы раз в месяц производить полный цикл разрядки-зарядки батареи — такая рекомендация содержится во многих инструкциях к смартфонам и планшетам.

    Аккумуляторы необходимо хранить полностью заряженными (разряженными) — миф. Длительное хранение (больше месяца) полностью разряженного аккумулятора может привести к так называемому «глубокому разряду» и смерти батареи, а полностью заряженного — ускорить старение материалов. Оптимальным уровнем заряда для хранения аккумулятора считаются 40-50%. Если вы обратите внимание, то заметите, что большинство новых устройств «из коробки» имеют именно такой уровень заряда аккумуляторов.

    Зарядное устройство необходимо отключать после зарядки — миф. Современные зарядные устройства и контроллеры не будут накачивать аккумулятор энергией после его полной зарядки, а лишь поддерживать его на полном уровне, включая зарядку время от времени. Поэтому, вы можете спокойно оставлять гаджеты заряжаться на ночь (разумеется, при соблюдении прочих правил безопасности) — ничего плохого с ними за это время не случится.

    Холод вредит аккумуляторам — правда. Как и сильный нагрев аккумулятора, воздействие холода также сильно сказывается на сроке службы батарей, что особенно неприятно для жителей средней полосы и севера, где зимой может быть достаточно холодно. Материалы и химические процессы в батареях рассчитаны так, чтобы обеспечивать максимальную эффективность процессов заряда и разряда при комнатной температуре. При выходе температуры за допустимые рамки в аккумуляторах ускоряются процессы старения, что ведёт к падению их ёмкости. Если вы хотите, чтобы ваш гаджет и его батарея прослужили дольше — носите его зимой во внутреннем кармане куртки и старайтесь не пользоваться устройством на морозе.

    Заключение

    Как вы могли убедиться, именно аккумуляторы — наиболее чувствительная составляющая современных мобильных устройств, требующая особого внимания. Ещё раз напомним несколько правил: не допускайте механических повреждений аккумуляторов, их перегрева и переохлаждения, заряжайте гаджеты только проверенными блоками питания и кабелями, не разряжайте батарею вплоть до отключения устройства и хотя бы раз в месяц проводите калибровку аккумулятора. При выполнении этих несложных советов вы едва ли столкнётесь с угрозой взрыва батареи вашего смартфона, и она прослужит вам максимально долго.

    Автор текста: Владимир Терехов

    Система фильтрации информации – Information filtering system

    Система фильтрации информации – это система, которая удаляет избыточную или нежелательную информацию из информационного потока с использованием (полу) автоматизированных или компьютеризированных методов до ее представления пользователю-человеку. Его основная цель – управление информационной перегрузкой и увеличение семантического отношения сигнал / шум . Для этого профиль пользователя сравнивается с некоторыми эталонными характеристиками. Эти характеристики могут происходить из информационного элемента (подход, основанный на содержании) или социальной среды пользователя ( подход совместной фильтрации ).

    Читайте также:  Особенности технологии NFC и смартфонов с этой функцией

    В то время как при передаче информации фильтры обработки сигналов используются против синтаксических помех на битовом уровне, методы, используемые при фильтрации информации, действуют на семантическом уровне.

    Диапазон используемых машинных методов основан на тех же принципах, что и методы извлечения информации . Примечательное применение можно найти в области фильтров спама в электронной почте . Таким образом, не только информационный взрыв требует определенных фильтров, но и непреднамеренно или злонамеренно введенная псевдоинформация .

    На уровне представления фильтрация информации принимает форму новостных лент на основе предпочтений пользователя и т. Д.

    Рекомендательные системы и платформы для обнаружения контента – это активные системы фильтрации информации, которые пытаются представить пользователю элементы информации ( фильмы , телевидение , музыка , книги , новости , веб-страницы ), которые интересуют пользователя. Эти системы добавляют элементы информации к информации, идущей к пользователь, в отличие от удаления элементов информации из информационного потока к пользователю. Рекомендательные системы обычно используют подходы совместной фильтрации или комбинацию подходов совместной фильтрации и фильтрации на основе содержимого, хотя системы рекомендаций на основе содержимого действительно существуют.

    СОДЕРЖАНИЕ

    • 1 История
    • 2 Эксплуатация
      • 2.1 Критерий
      • 2.2 Система обучения
    • 3 Будущее
      • 3.1 Ошибка
    • 4 Сферы использования
    • 5 См. Также
    • 6 Ссылки
    • 7 Внешние ссылки

    История

    До появления Интернета уже существовало несколько методов фильтрации информации ; например, правительства могут контролировать и ограничивать поток информации в данной стране посредством формальной или неформальной цензуры.

    С другой стороны, мы будем говорить о информационных фильтров , если мы ссылаемся на редакторов газет и журналистов , когда они предоставляют услугу , которая выбирает наиболее ценную информацию для своих клиентов, читатели книг, журналов, газет, радио слушателей и зрителей ТВ . Эта операция фильтрации также присутствует в школах и университетах, где существует выборка информации для оказания помощи, основанной на академических критериях, клиентам этой услуги, студентам. С появлением Интернета возможно, что каждый может публиковать все, что пожелает, по невысокой цене. Таким образом, значительно увеличивается менее полезная информация и, следовательно, распространяется качественная информация. Решив эту проблему, компания начала разрабатывать новую фильтрацию, с помощью которой мы можем легко и эффективно получать информацию, необходимую для каждой конкретной темы.

    Операция

    Система фильтрации этого стиля состоит из нескольких инструментов, которые помогают людям находить наиболее ценную информацию, поэтому ограниченное время, которое вы можете посвятить чтению / прослушиванию / просмотру, правильно направляется на наиболее интересные и ценные документы. Эти фильтры также используются для правильной и понятной организации и структурирования информации в дополнение к групповым сообщениям в адресуемой почте. Эти фильтры важны для результатов, получаемых поисковыми системами в Интернете. Функции фильтрации улучшаются с каждым днем, чтобы обеспечить загрузку веб-документов и более эффективных сообщений.

    Критерий

    Одним из критериев, используемых на этом этапе, является то , вредно ли знание или нет, позволяет ли знание лучше понять с концепцией или без нее. В этом случае задача фильтрации информации – уменьшить или устранить вредоносную информацию со знанием дела.

    Система обучения

    Система содержания обучения состоит, по общим правилам, в основном из трех основных этапов:

    1. Во-первых, это система, которая предоставляет решения для определенного набора задач.
    2. Впоследствии он проходит критерии оценки, которые будут измерять эффективность предыдущего этапа в отношении решения проблем.
    3. Модуль сбора, на выходе которого получены знания, которые используются в системном решателе первого этапа.

    Будущее

    В настоящее время проблема заключается не в том, как лучше фильтровать информацию , а в том, как эти системы должны самостоятельно изучать информационные потребности пользователей. Не только потому, что они автоматизируют процесс фильтрации, но также создание и адаптацию фильтра. Некоторые отрасли, основанные на нем, такие как статистика, машинное обучение, распознавание образов и интеллектуальный анализ данных, являются основой для разработки информационных фильтров, которые появляются и адаптируются в зависимости от опыта. Чтобы можно было провести процесс обучения, часть информации должна быть предварительно отфильтрована, это означает, что есть положительные и отрицательные примеры, которые мы назвали обучающими данными, которые могут быть сгенерированы экспертами или посредством обратной связи через обычных пользователей.

    Ошибка

    По мере ввода данных система включает новые правила; если мы считаем, что эти данные могут обобщить информацию об обучающих данных, то мы должны оценить развитие системы и измерить способность системы правильно предсказывать категории новой информации . Этот шаг упрощается за счет разделения обучающих данных на новую серию, называемую «тестовые данные», которую мы будем использовать для измерения частоты ошибок. Как правило, важно различать типы ошибок (ложноположительные и ложноотрицательные). Например, в случае с агрегатором контента для детей, у него нет такой же серьезности, чтобы разрешить передачу информации, не подходящей для них, которая показывает насилие или порнографию, чем ошибка при отказе от некоторой присвоенной информации. Чтобы улучшить систему, снизить частоту ошибок и получить эти системы с возможностями обучения, подобными человеческим, нам требуется разработка систем, имитирующих когнитивные способности человека, такие как понимание естественного языка , улавливание смысла Общие и другие формы расширенной обработки для достижения семантики Информация.

    Области использования

    В настоящее время существует множество методов разработки информационных фильтров, некоторые из них позволяют достичь коэффициента ошибок ниже 10% в различных экспериментах. Среди этих методов есть деревья решений, машины опорных векторов, нейронные сети, байесовские сети, линейные дискриминанты, логистическая регрессия и т. Д. В настоящее время эти методы используются в различных приложениях не только в веб-контексте, но и в тематических вопросах, таких как варьировались как распознавание голоса, классификация телескопической астрономии или оценка финансового риска.

    Ссылка на основную публикацию