Kodėl sprogsta akumuliatoriai ir kaip išvengti pavojaus

Šiandien visuose namuose gausu elektrinių prietaisų, turinčių įkraunamas baterijas. Kartu su komfortu, kurį teikia šie prietaisai, tenka prisiimti ir galimas rizikas. Pavyzdžiui, gaisrus gali sukelti mechaniškai pažeisti, padėvėti, drėgmės paveikti, brokuoti arba sugedę įkrovikliai, kurių gamyklinės apsaugos nesuveikia ir nuo sprogimo ar užsidegimo neapsaugo. Nors ličio jonų baterijų sprogimo tikimybė yra maža, kai tai atsitinka, pasekmės gali būti itin skaudžios.

Realūs incidentų pavyzdžiai

Gali pasirodyti, kad šiuolaikinė elektronika yra saugi ir tokie nelaimių atvejai - reti, bet iš tiesų yra daugybė pavyzdžių, kuomet maža baterija ar akumuliatorius padaro labai didelės žalos.

Gaisrai Lietuvoje

• Vienas iš labiausiai įsiminusių praėjusių metų atvejų - gaisras, kilęs „Live Square“ verslo centre Vilniuje. Gaisras buvo užgesintas per 20 minučių, o šio įvykio žala siekė apie 200 000 eurų. Gaisro nelaimė kilo dėl elektrinio paspirtuko baterijos.
• Praėjusią savaitę įvyko dar vienas nelaimingas atsitikimas su labai laiminga pabaiga. Baleto primarijaus Nerijaus Juškos namuose galimai sprogo sodo technikos prietaiso akumuliatorius. Nelaimingo įvykio metu šeimininkų namuose nebuvo, grįžę jie rado daug juodų dūmų ir aprūkusius namus. Nerijus Juška komentavo: „Po spektaklio grįžę namo, radome juos pilnus juodų dūmų. Pasirodo, sodo technikos akumuliatorius, kuris net nebuvo įkištas krautis į elektros lizdą, sprogo ir pradėjo lydytis. Visa laimė, kad neužsidegė šalia buvę daiktai ir gaisras nespėjo įsiplieksti.“

Ekspertų patirtis

Draudiminės turto žalos ekspertas Vytautas Binkauskas dalinasi: „Praėjusiais metais mes su komanda turėjome ne vieną objektą, kuriame gaisras kilo būtent dėl įrenginių baterijų. Šiais metais taip pat turėjome keletą panašių atvejų. Vienas jų įvyko dar praeitą mėnesį, kuomet užsidegė kraunamas akumuliatorius. Visa laimė, kad liepsna savaime įsižiebė lauke, o ne namo viduje. Liepsnos apgadino tik namo fasadą ir nors gali atrodyti, kad žala menka, vis dėlto specializuotas suodžių valymas bei remonto darbai viršija 10 000 eurų sumą.“

Vytautas Binkauskas pabrėžia ir kitą grėsmę: „Baterijų ir įkroviklių sukelti gaisrai gali būti itin pavojingi ne tik dėl ugnies pavojaus, bet ir dėl labai toksiškų dūmų, kurie išsiskiria degant plastikui ir rūgštinėms cheminėms medžiagoms.“

Tarptautiniai atvejai

• 2018 m. birželį klientui kilo sprogimas ličio jonų akumuliatoriuje, naudojamame pagal užsakymą pagamintame elektriniame dviratyje. Akumuliatorius sprogo ant virtuvės stalo, nors nebuvo prijungtas nei prie įkroviklio, nei prie dviračio. Tai lėmė didelį gaisrą, kuris išplito į pastato vidų ir konstrukciją, beveik visiškai jį sudegindamas. Tyrėjai nustatė, kad tikėtina gaisro priežastis - fizinis akumuliatoriaus pažeidimas, dėl kurio įvyko terminis išsiveržimas.
• 2016 m. įvykęs „Samsung Galaxy Note 7“ telefono sprogimo incidentas yra vienas garsiausių ličio jonų akumuliatorių sprogimų pasaulyje.
• 2025 m. birželį buvo atšaukta daug išorinių baterijų. Dauguma vartotojų pastebėjo, kad jų išorinės baterijos savaime užsidega ir sprogsta. „Romoss“, ESR ir kiti prekių ženklai atšaukė daug tokių baterijų.

Švino-rūgštinių akumuliatorių ypatumai

„Jalopnik.com“ žurnalistas Jasonas Torchinskis vieną rytą rado savo rūsyje sprogusį švino-rūgštinį akumuliatorių. Grindis užliejo sieros rūgšties tirpalas, švino sekcijų ir plastikinio korpuso detalių likučiai. Vyras tik pasidžiaugė, kad incidento metu arti akumuliatoriaus nieko nebuvo. Akumuliatorius buvo kraunamas jau ne pirmą savaitę su žemos įtampos krovikliu. Švino-rūgštiniuose akumuliatoriuose, ilgai kraunant, rūgštis virsta vandeniu ir pradeda kaisti, o tai gali baigtis sprogimu. Akumuliatoriaus viduje esančios rūgštinės terpės tirpalo apsemtos plokštelės generuoja įtampą. Šalutinis produktas yra vandenilis, kuris yra itin degus. Sumažėjus rūgštinės terpės tirpalo kiekiui, švino plokštelės neapsemiamos ir kontaktuoja su oru. Esant didelei apkrovai, jos gali pakeisti formą ir susiliesti tarpusavyje, sukeldamos kibirkštį, kurios pakanka sprogimui. Pavojingiausi incidentai įprastai nutinka mėginant nuo kito automobilio įkrauti seną akumuliatorių ir juo bandant užvesti kitą mašiną. Kibirkštys taip pat gali kilti dėl nešvarių akumuliatoriaus gnybtų.

Pagrindinės akumuliatorių sprogimo priežastys

Akumuliatorių sprogimo priežastis galima apibendrinti taip: išorinis trumpasis jungimas, vidinis trumpasis jungimas ir per didelis įkrovimas. Visų energijos kaupimo įrenginių naudojimas kelia tam tikrą pavojų. Ličio jonų akumuliatoriai, kuriuos naudojame nuo išmaniųjų telefonų iki elektromobilių, yra saugūs, tačiau milijonams vartotojų naudojant baterijas, gedimai yra neišvengiami.

Terminis išsiveržimas (angl. Thermal Runaway)

Ličio baterijų sprogimo pavojus yra dėl proceso, vadinamo "terminiu išsiveržimu" (thermal runaway), vykstančio vidinėje baterijos reakcijoje. Terminis išsiveržimas yra teigiamo grįžtamojo ryšio ciklo procesas: padidėjusi temperatūra sukelia sistemos įkaitimą, o sistema įkaista, kad pakeltų temperatūrą, o tai savo ruožtu daro sistemą šilčiau. Akumuliatorius generuoja šilumą greičiau, nei gali ją išskirti. Laikas tarp šilumos susidarymo ir išsklaidymo sukelia staigų temperatūros padidėjimą, o aukšta temperatūra sukelia nekontroliuojamas egzotermines reakcijas. Remiantis analizėmis, kai vidinė temperatūra pasiekia 200-300 °C, suveikia grandininė reakcija, vadinama terminiu išsiveržimu.

Perkrovimas ir per didelis iškrovimas

• Perkrovimas: Ilgalaikio įkrovimo būsenoje per didelis įkrovimas ir per didelė srovė sukelia aukštą temperatūrą ir aukštą slėgį, sukeldami terminį išsiveržimą ir paslėptus pavojus. Perkrovus per daug ličio jonų palieka teigiamą elektrodą ir įstringa neigiamame, sukeldami didelį karštį. Be to, perkrovimo metu elektrolitas ir kitos medžiagos suskaidys dujas, dėl ko akumuliatoriaus apvalkalas arba slėgio vožtuvas sutrūkinės, leisdamas deguoniui reaguoti su ant neigiamo paviršiaus susikaupusiais ličio atomais ir sprogti.
• Per didelis iškrovimas: Jei baterija per daug išsikrauna ir įtampa tampa per žema, vario dendritai gali pralaužti diafragmą, sukeldami trumpąjį jungimą.

Trumpasis jungimas

Trumpasis jungimas gali būti vidinis arba išorinis:

• Vidinis trumpasis jungimas: Daugiausia lemia vario folijos ir aliuminio folijos atplaišos arba ličio atomų kristalinis išlinkimas (dendritų augimas). Šios mažos adatinės metalo dalelės gali sukelti trumpąjį jungimą. Po kelių įkrovimo-iškrovimo ciklų metalinis litis gali nusėsti ant neigiamo elektrodo paviršiaus dendritų pavidalu. Šie dendritai toliau auga ir galiausiai gali pradurti separatorių. „Sony“ pabrėžė, kad retais atvejais mikroskopinės metalo dalelės gali liestis su kitomis ličio elemento dalimis ir sukelti trumpąjį jungimą.
• Išorinis trumpasis jungimas: Atliekamas, kai akumuliatorius yra aukštos temperatūros arba veikiamas smūgio, metalo trinties ir t. t., akumuliatorius gali būti trumpasis jungimas ir sprogti. Tai apima ir trumpąjį jungimą, kurį sukelia netinkama akumuliatoriaus izoliacijos konstrukcija. Kai lauke įvyksta trumpasis jungimas, ir akumuliatorius bei elektroniniai prietaisai nesugeba išjungti grandinės, ląstelės viduje atsiras didelė šiluma.

Mechaniniai pažeidimai

Fizinis akumuliatoriaus elementų pažeidimas yra dažna gaisro priežastis. Akumuliatorių stiprus suspaudimas gali deformuoti vidinę struktūrą ir plyšti diafragmą. Jei aštrus daiktas pradurs akumuliatorių, jis akimirksniu sukels didelio ploto trumpąjį jungimą. Karštis greitai išplis vietoje, beveik neišvengiamai sukeldamas terminį išsiveržimą. Ilgalaikė, stipri vibracija ar kritimas gali paslinkti vidinius elektrodus, dėl to gali nutrūkti jungtis arba šiek tiek pažeisti diafragmą. Mobiliesiems telefonams, nešiojamiesiems kompiuteriams ir kitiems įrenginiams reikėtų naudoti apsauginius dėklus, vengti per didelio lenkimosi ir griežtai draudžiama ardyti be leidimo.

Netinkami įkrovikliai

Netinkamo tipo įkroviklis yra linkęs sukelti akumuliatoriaus avarijas. Įkroviklio ir baterijos nesutapimas, nesuderinami įkrovimo protokolai gali sukelti perkrovimą arba nestabilią įtampą. Pavyzdžiui, „Apple“ telefonai priima tik originalų įkroviklį, kuris labai sumažina ličio baterijos savaiminio sprogimo tikimybę.

Aukšta aplinkos temperatūra

Akumuliatoriaus veikimas aukštoje temperatūroje pagreitina visas chemines šalutines reakcijas akumuliatoriuje. Ličio jonų akumuliatoriai yra veikiami saulės automobilyje arba šalia ugnies. Per aukšta temperatūra reiškia, kad akumuliatoriaus vidinis įkaitimas pasiekė ribą. Dėl ilgo įkrovimo, aukštos temperatūros švitinimo ar kepimo akumuliatoriaus temperatūra gali būti per aukšta. Krauti draudžiama karštame, uždarame automobilio salone.

Gamybos defektai ir kokybės kontrolės problemos

Prasta gamybos aplinka, kurioje kaupiasi dulkės ir priemaišos, gali lemti defektus. Elektrolito užterštumas arba prasta separatoriaus kokybė taip pat yra svarbios priežastys.

Akumuliatoriaus valdymo sistemos (BMS) gedimai

Akumuliatoriaus valdymo sistema (BMS) stebi įtampą, srovę ir temperatūrą, kad būtų išvengta perkrovimo, per didelio iškrovimo, trumpųjų jungimų ir perkaitimo. Jos gedimas gali sukelti akumuliatoriaus avariją. Akumuliatoriaus valdymo sistema (BMS) paprastai yra prietaisas, užtikrinantis tris pagrindines apsaugas: įkrovimo įtampos ribą, iškrovimo įtampos ribą ir srovės ribą. Jei elektroninei apsaugai gendant, paskutinę gynybos liniją suteiks pati ląstelė.

Elektrolito savybės

Sugedęs ličio jonų akumuliatorius pradeda šnypšti, išsipūsti ir leisti elektrolitą. Elektrolitas, sudarytas iš ličio druskos organiniame tirpiklyje (ličio heksafluorofosfate), yra labai degus. Degantis elektrolitas gali uždegti šalia esančias degias medžiagas.

Kaip elgtis, jei akumuliatorius perkaista ar užsidega

Kai sprogsta arba užsidega ličio jonų akumuliatorius, situacija yra itin pavojinga ir reikalauja greitų bei ramių veiksmų.

Pirminiai veiksmai

Jei ličio jonų akumuliatorius perkaista, šnypščia ar išsipučia, nedelsdami perkelkite įrenginį atokiau nuo degių medžiagų ir padėkite jį ant nedegaus paviršiaus. Jei įmanoma, išimkite akumuliatorių ir padėkite jį lauke, kad sudegtų. Vien atjungus akumuliatorių nuo įkrovos, jo destruktyvus kelias gali nesustabdyti. Jeigu užsidegė prietaisas, kurio bateriją tuo metu krovėte, pirmiausiai reikia atjungti jį nuo elektros įtampos. Jeigu to padaryti negalima, reikėtų išjungti saugiklius elektros skydinėje. Jei įrenginys įkaito ir ėmė sklisti baltos spalvos dūmai, galima jį skubiai numesti į saugesnę vietą, nes buitinėmis sąlygomis prasidėjusios reakcijos sustabdyti nepavyks.

Gaisro gesinimas

• Nedidelį ličio jonų akumuliatoriaus gaisrą galima gesinti kaip ir bet kokį kitą degų gaisrą. Geriausiems rezultatams pasiekti naudokite putų gesintuvą, CO2, ABC sausus chemikalus, grafito miltelius, vario miltelius arba sodą (natrio karbonatą). Vanduo taip pat vėsina gretimą erdvę ir neleidžia ugniai plisti, nes ličio jonų akumuliatoriuose yra labai mažai ličio metalo, kuris reaguoja su vandeniu.
• Didelio ličio jonų akumuliatoriaus gaisro, pavyzdžiui, elektromobilyje, atveju ekspertai vis dažniau pataria naudoti didelį kiekį vandens. Vandeninė vermikulito dispersinė (AVD) gesinimo medžiaga išsklaido chemiškai atsisluoksniavusį vermikulitą rūko pavidalu, o tai suteikia pranašumų, palyginti su esamais produktais, ir yra veiksminga.
• Ličio metalo gaisrams gesinti naudokite TIK D klasės gesintuvą. Ličio metale yra daug ličio, kuris reaguoja su vandeniu ir dar labiau pablogina gaisrą.
• Lėktuvuose: FAA nurodo skrydžio palydovams naudoti vandenį arba gazuotus gėrimus. Halonas yra įprasta gaisro gesinimo medžiaga, tačiau šios medžiagos gali nepakakti ličio jonų akumuliatoriaus gaisrui krovinių skyriuje užgesinti, nors sistema neleidžia liepsnai plisti į gretimas degias medžiagas.

Veiksmai po gaisro

Kai kuriais atvejais akumuliatoriaus pakartotinio užsidegimo rizika yra didelė. Todėl akumuliatorių reikėtų atvėsinti vandeniu arba kitais aušinimo prietaisais, kol jis pasieks kambario temperatūrą. Be to, po gaisro reikia užtikrinti tinkamą vėdinimą. Kurį laiką padėkite iš pažiūros sudegusią pakuotę lauke.

Nedelsiant kreiptis pagalbos

Ugniagesių gelbėtojų mokyklos svetainė skelbia, kad jeigu ličio jonų baterija ar įrenginys su juo užsidegė, jį reikia uždengti nedegia medžiaga, pavyzdžiui, namuose užsiliepsnojusį telefoną galima įdėti į puodą ir uždengti. Turėtume nedelsdami iškviesti ugniagesius numeriu 112. Be to, turime aiškiai pasakyti, kad tai „ličio jonų akumuliatoriaus gaisras“, kad ugniagesiai galėtų atsivežti tinkamą gaisro gesinimo įrangą. Jei degančio ličio jonų akumuliatoriaus ugnies užgesinti nepavyksta, leiskite akumuliatoriui degti kontroliuojamai ir saugiai.

Prevencija: Saugus akumuliatorių naudojimas ir priežiūra

Svarbiausias ličio jonų akumuliatorių sprogimo prevencijos principas - vengti visų rūšių akumuliatorių pažeidimų. Nuo šio pavasario plečiamas ir „Man rūpi rytojus“ elektronikos atliekų priėmimo vietų tinklas - į patogiai pasiekiamas vietas, kuriose stovi ryškūs, žalios spalvos „Man rūpi rytojus“ nameliai įvairiuose Lietuvos miestuose gyventojai atitarnavusius įrenginius gali pristatyti bet kuriuo jiems patogiu metu.

Renkantis prietaisus ir baterijas

• Kokybiški ir patikimi: Pirkite elektroniką ir baterijas iš patikimų prekių ženklų, turinčių saugos sertifikatus (pvz., CE, UL ir CQC). Akumuliatorių sudėtyje esantis nikelis, kobaltas ir litis yra priskiriami prie labai degių medžiagų, todėl mechaniškai pažeista baterija gali užsidegti ar net sprogti.
• Originalūs priedai: Naudokite tik originalius arba suderinamus įkroviklius ir priedus. Skirtingi įrenginiai gali turėti skirtingus įkrovimo protokolus, o nesuderinami įkrovikliai gali sukelti perkrovimą arba nestabilią įtampą.

Tinkamas naudojimas

• Naudojimas pagal paskirtį: Naudokite prietaisus pagal paskirtį, vadovaudamiesi instrukcijomis.
• Venkite mechaninių pažeidimų: Venkite smūgių ir pradūrimų. Numetus, suspaudus ar pradūrus akumuliatorių aštriais daiktais, gali įvykti vidinis trumpasis jungimas ir akimirksniu įvykti terminis išsiveržimas. Mobiliesiems telefonams, nešiojamiesiems kompiuteriams ir kitiems įrenginiams turėtume naudoti apsauginius dėklus. Venkite per didelio lenkimosi (pvz., laikant telefoną galinėje kišenėje).
• Neardykite: Griežtai draudžiama ardyti be leidimo.
• Reguliariai patikrinkite: Atkreipkite dėmesį į įspėjamuosius ženklus, tokius kaip šnypštimas, išsipūtimas ar elektrolito nuotėkis.

Įkrovimo ir iškrovimo taisyklės

• Venkite perkrovimo ir per didelio iškrovimo: Nekraukite ilgai. Nors šiuolaikiniai įrenginiai turi įkrovos valdymo lustus, toliau prijungus įkroviklį po to, kai jis visiškai įkrautas, pagreitės akumuliatoriaus senėjimas ir padidės rizika. Todėl reikėtų nutraukti įkrovimą, kai akumuliatoriaus talpa pasiekia 80-90 %. Nenaudokite automatinio išjungimo, kuris gali per daug iškrauti bateriją.
• Kraukite tinkamoje aplinkoje: Laikykite atokiau nuo aukštos temperatūros. Draudžiama būti saulėje ir krauti karštame, uždarame automobilio salone. Nekraukite ant degių medžiagų.
• Ideali įkrovimo ir iškrovimo įtampa: Ličio baterijos elementai pradeda sukelti šalutinį poveikį, kai jie bus perkrauti iki aukštesnės nei 3,7 V įtampos. Ideali įkrovimo įtampos viršutinė riba yra 3,6 V. Akumuliatoriaus išsikrovimo žemos įtampos riba taip pat turėtų būti nustatyta. Kai elemento įtampa yra mažesnė nei 2 V, dalis medžiagos pradeda sunaikinti. 3,0 V yra ideali iškrovos nutraukimo įtampa.

Ilgalaikis saugojimas

Jei jūsų įrenginys ar akumuliatorius ilgą laiką nebuvo naudojami, įkraukite juos maždaug iki 40-60 % talpos. Baterijas laikykite vėsioje ir sausoje vietoje. Ideali baterijų laikymo temperatūra yra nuo 10 °C iki 25 °C.

Išeikvotų baterijų ir elektronikos atliekų tvarkymas

Antrasis patarimas - išeikvotas baterijas bei kitus sugedusius, pažeistus ar tiesiog nebenaudojamus elektronikos prietaisus iškart išmesti į tik jiems skirtas talpas arba perduoti teisėtiems atliekų tvarkytojams, kurie dirba pagal aukščiausius standartus.

Kodėl svarbu perdirbti

Baterijose yra vertingų medžiagų (nikelis, kobaltas, litis), kurias atliekų tvarkytojai gali atgauti ir panaudoti naujiems gaminiams. Šitaip yra taupomi gamtos ištekliai ir mažinama aplinkos tarša. Baterijose ir elektronikos prietaisuose taip pat yra medžiagų, kurios ne tokios degios, tačiau ne mažiau pavojingos aplinkai, pavyzdžiui, švinas, gyvsidabris, kadmis. Ne vietoje išmestos ir aplinkoje irdamos baterijų ir akumuliatorių atliekos skleidžia šias medžiagas, o jos gali pakeisti cheminę dirvožemio sudėtį, nudeginti augalų lapus, gyvūnų odą. Sunkieji metalai gali prasiskverbti ir į vandens telkinius, žmogaus ar gyvūno organizmą.

Baterijų pridavimo būdai

• Išeikvotas buityje naudojamas baterijas galima atnešti į specialias talpas prekybos centruose ir biuruose. Ten pat galima rasti ir talpas visai smulkiai sugedusiai ar tiesiog nebereikalingai elektronikai - ausinėms, barzdaskutėms, skrudintuvams ir pan.
• Automobiliams skirtas baterijas, akumuliatorius, elektromobilių baterijas bei pramonines baterijas ir akumuliatorius galima priduoti tokias atliekas tvarkantiems atliekų tvarkytojams arba atvežti į didelių gabaritų atliekų surinkimo aikšteles. Šios atliekos dažniausiai yra vertingos ir už jas atliekų turėtojui sumokama.
• Iš gyventojų nemokamai priimti senas baterijas, akumuliatorius ir elektroniką privalo ir jų platintojai.
• Elektronikos atliekų priėmimo vietų tinklas „Man rūpi rytojus“ plečia savo veiklos apimtis Lietuvoje. Turintys stambios, sunkios buitinės technikos ir elektronikos gali išsikviesti „Man rūpi rytojus“ komandą, kuri tokias atliekas nemokamai išveža iš bet kurios Lietuvos vietos. Surasti artimiausią nebereikalingos elektronikos, buitinės technikos, baterijų, akumuliatorių priėmimo punktą ar sužinoti, kur kreiptis dėl nemokamo atliekų išvežimo, galima „Man rūpi rytojus“ svetainėje.
• Elektronikos, baterijų ir akumuliatorių atliekos taip pat renkamos kasmet visoje Lietuvoje, įvairiose šalies ugdymo ir švietimo įstaigose, bendruomenėse ir įmonėse vykdomo aplinkosauginio projekto „Mes rūšiuojam“ metu.

Išvada

Akumuliatoriai yra tapę neatsiejama mūsų kasdienio gyvenimo dalimi, teikiantys patogumą ir mobilumą. Nors ličio jonų akumuliatorių technologija yra labai išvystyta ir saugi, dauguma nelaimingų atsitikimų įvyksta dėl netinkamo naudojimo, prastos kokybės gaminių ar gamybos defektų. Incidentų dėl baterijų gali pasitaikyti, tad būtina žinoti, kaip elgtis gaisro atveju. Kol ugdomės saugos supratimą ir išsiugdysime gerus naudojimo įpročius, galėsime visapusiškai mėgautis patogumu, kurį jie suteikia, be nereikalingo nerimo. Iki 2028-ųjų pasaulyje vien elektrinių paspirtukų ir dviračių skaičius sieks apie 129 mln., o prie šio skaičiaus dar reikėtų pridėti elektrinius riedžius, riedlentes, vienaračius, triračius ir kitus įrenginius. Todėl saugumo klausimas tampa vis aktualesnis.

tags: #kodel #sprogo #akumuliatoriai

Populiarūs įrašai:

• profesionali BMW atrakinimo pagalba
• kaip pakeisti BMW E46 rankinio stabdžio trosą
• auto įvykio ekspertizės svarba
• Motociklų vairavimo kursai Tauragėje
• Motorolerio GY6 49cc galios didinimo principai ir rizikos