Аккумуляторы являются одними из главных составляющих современных электронных гаджетов. За последние годы инженеры добились значительного увеличения их ёмкости при неизменном или даже меньшем размере. Это было достигнуто благодаря применению сложных технологий, которые обеспечивают самую высокую плотность заряда батарей. Однако сейчас, похоже, производители упёрлись в барьер, пересекать который может быть опасно.
Из чего сделан ваш аккумулятор
В настоящее время в большинстве электронных гаджетов используются литий-ионные аккумуляторы. Они состоят из электродов, размещённых в герметичном корпусе с клеммами-токосъёмниками. Переносчиком заряда здесь является положительно заряженный ион лития, что отображено в названии батареи.
Характеристики и эксплуатационные качества литий-ионных аккумуляторов в значительной мере зависят от химического состава используемых материалов. Первоначально в качестве отрицательных пластин применялся металлический литий, затем стал использоваться каменноугольный кокс. Сейчас чаще всего применяется графит.
Кроме чисто «химической» начинки в батарее есть и электронные компоненты. В её корпус встраивают контроллер заряда, который защищает аккумулятор от превышения напряжения при зарядке. Этот же компонент способен отслеживать температуру аккумулятора, чтобы отключить его при перегреве.
Почему батареи взрываются
Самым опасным элементом в конструкции аккумулятора является электролит, который чрезвычайно химически активен. Если в конструкции батареи есть ошибки или технологический брак, то корпус батареи может не выдержать. Тогда горячий электролит попадёт наружу, что, в свою очередь, приведёт к воспламенению гаджета. Давайте разберём основные причины, почему это может произойти.
Перегрев и перезаряд
Совсем недавно это была одна из наиболее распространённых причин, из-за которой батареи выходили из строя. Из-за поломки контроллера ток продолжает идти даже тогда, когда аккумулятор уже заряжен. Происходит нагрев батареи с последующим её возгоранием.
Стоит заметить, что перегрев и возгорание батареи в результате «теплового пробоя» могут произойти очень быстро, буквально за несколько минут. К счастью, системы контроля состояния батареи становятся всё более совершенными. Если вы будете избегать откровенно дешёвых изделий, то этот вид повреждений вам практически не грозит.
Механические повреждения
Современные гаджеты становятся всё более тонкими и лёгкими, поэтому в некоторых батареях используются специальные облегчённые конструкции, которые, к сожалению, не всегда могут обеспечить достаточную прочность. Если в аккумуляторе произойдёт повреждение перегородки между электродами, то возникнет короткое замыкание, которое приведёт к мгновенному нагреву и воспламенению батареи.
Тонкая внешняя оболочка батареи тоже может быть причиной неприятностей. Дело в том, что при заряде аккумулятора в нём может возникать довольно большое давление. Если производитель в погоне за снижением веса пренебрёг правилами безопасности, то такая батарея тоже может рано или поздно взорваться.
Как избежать проблем с аккумулятором
Никто, разумеется, не сможет на сто процентов дать гарантию, что вам не попадётся бракованный или плохо сконструированный аккумулятор. Однако выполнение приведённых ниже правил может в значительной мере снизить риск воспламенения или взрыва батареи в вашем смартфоне.
- Старайтесь избегать откровенно бюджетных моделей и неизвестных производителей. В стремлении выиграть ценовую гонку они стараются экономить буквально на всём, в том числе и на батарее. Несоответствие фактической и заявленной ёмкости - это ещё далеко не самое страшное. Гораздо хуже, когда в батарее отсутствует термодатчик или используется контроллер заряда из прошлого века.
- Используйте только комплектное зарядное устройство. В случае его потери или повреждения не покупайте копеечные китайские зарядки, а предпочтите изделие проверенного производителя. Обращайте внимание при этом на рекомендуемый ток заряда для своего гаджета.
- В случае необходимости замены ищите оригинальный аккумулятор. Да, совместимые батареи могут стоить в несколько раз дешевле, но эта экономия может в результате в буквальном смысле сжечь ваш смартфон.
- Во время зарядки смартфона старайтесь, чтобы он не перегревался. Освободите его от чехла, вытащите из-под подушки и не накрывайте одеялом. Особенно это касается новых смартфонов с функцией быстрой зарядки.
- Старайтесь оберегать батарею от механических повреждений. Совершенно ясно, что вы не станете играть ею в футбол, но даже банальное падение на пол может стать для аккумулятора фатальным. При обнаружении признаков деформации (вздутие, перекос) замените аккумулятор на новый.
А у вас когда-нибудь загорался или закорачивал аккумулятор? Может быть, даже взрывался? Расскажите об этом в комментариях.
Словосочетание «взрыв аккумулятора» слышал, наверное, каждый автомобилист. Это своего рода страшилка, о событиях которой все осведомлены, но мало кто видел ее своими глазами. Из-за чего взрывается аккумулятор автомобиля и чем это чревато?
Электролиза не избежать
Начнем, как положено, с химии. Каждый АКБ – это система из шести двухвольтовых кислотно-свинцовых батареек. В заряженном аккумуляторе положительные электроды (пластины) покрыты оксидом свинца, а отрицательные – губчатым свинцом. По мере разряда, Pb O2 восстанавливается при взаимодействии с сернокислотным электролитом до сульфата свинца, а свинец на отрицательных пластинах окисляется до того же самого PbSO4 . Понятное дело, на характеристики реакции сильно влияют различные присадки к активной массе пластин, но в упрощенном виде она выглядит так.
А что происходит при зарядке? Тут-то мы и приближаемся к взрывоопасной теме. При зарядке, сульфат свинца в ходе электролиза снова становится свинцом, его оксидом и серной кислотой. Это электролиз – именно он возвращает аккумуляторы к началу жизненного цикла, он же может сделать этот цикл последним.
Во время зарядки аккумулятора не весь ток идет на расщепление сульфата. Разлагается и вода, благодаря чему практически все аккумуляторы требуют более-менее регулярной доливки дистиллированной «ашдва-о». Получается простая реакция:
Именно она делает аккумулятор взрывоопасным. Весь вопрос, насколько.
Взрыв без разрушений
Электролиз начинается в жидком электролите при напряжении свыше 1,2 В. Для заметного протекания реакции, нужен ток напряжением более 2В. А 2,5 В и выше – это уже промышленные величины, при таком напряжении осуществляется электролиз на заводах по производству водорода. Именно поэтому, аккумулятор не состоит из одной большой банки – напряжение 12 В вызвало бы такое кипение электролита, что батарею разнесло на куски за считанные секунды. В банках «здорового» рабочего аккумулятора наблюдается напряжение 2,1-2,2 В. Исходя из цифр выше, этого достаточно для постоянного медленного протекания электролиза. Именно медленного, потому что видимое кипение электролита при зарядке начинается от зарядных токов свыше 14,5 В.
Теперь посчитаем, сколько водорода необходимо для полноценного взрыва. Даже если мы будем считать для небольшого помещения, 3*3*2 метра, цифры окажутся внушительными. Водород становится взрывоопасен при концентрации в воздухе выше 4%. Так что, на взрыв такой комнаты понадобится 18*0,04=0,72 кубометра. Для «выкипания» такого количества водорода, придется израсходовать 32 моль воды, а это почти 0,6 литра! При стандартном зарядном токе АКБ столько испарит только за 2 недели. Не забываем, что комната имеет сообщение с окружающей средой, так что даже если забыть снять батарею с зарядного на время отпуска, водород не взорвется, а рассеется и выветрится.
Хуже, если батарея начисто лишена вентиляции. Небольшие отверстия на крышке и пробках для того и сделаны, чтобы выводить ни для кого не опасный избыток водорода и кислорода в окружающую среду. Если мусор и земля полностью их «запечатают», водород начнет скапливаться внутри корпуса. Таким же образом может повлиять термочехол на аккумулятор, если ткань чехла плотно закрывает газоотводные клапаны. В таких случаях, конечно, не миновать взрыва. Но не стоит пугаться, выглядеть это будет не так, как взрывы машин в блокбастерах. Чаще всего, микровзрыва, достаточного для того, чтобы разворотить внутренности АКБ, водитель ничего даже не замечает. Максимум, вспухнет корпус аккумулятора. Так что, слово «взрыв», которое так пугает на первый взгляд, здесь верно скорее теоретически, чем практически.
AGM и GEL – панацея от выкипания?
Бытует мнение, что AGM и GEL аккумуляторы, благодаря технологии изготовления, совсем не требуют долива воды. Так ли это? Батареи первого типа внутри проложены стекловолокном, пропитанным электролитом. Электролит аккумов второго типа при помощи силикагеля доводится до консистенции желе. На поверку, эти АКБ пусть и медленнее, но расходуют воду. Они просто пересыхают изнутри и в какой-то момент перестают функционировать. В таком случае, доливка всего нескольких миллилитров воды, может оживить такую батарею. Важно, чтобы было, куда доливать.
В чем же отличие AGM и GEL от типичных аккумуляторов? В том и дело, что именитые производители добавляют в свои VRLA-батареи (так называют оба класса в сумме) присадки, которые способствуют рекомбинации водорода и кислорода. Однако, некоторые бренды помельче, так делают далеко не всегда. Ведь клиент платит за модную технологию! Которая сама по себе не делает аккумулятор необслуживаемым, и уж тем более, вечным. Дьявол, как водится, в деталях.
«Тяжелый смог окутал Вашингтон…»
Другой распространенный страх автомобилистов, наряду со взрывом аккумулятора – опасные испарения при зарядке. Далеко не все могут подзаряжать батарею за пределами своей квартиры, как советуют эксперты. Неужели, необходимость домашнего заряда непоправимо отравляет воздух в жилище?
Присмотримся к страхам подробнее. Про смехотворность взрыва водорода мы уже сказали. На втором месте среди «зарядных фобий» стоит возможность отравиться сероводородом. Здесь, химия щелкает по носу
фантазеров: чтобы сульфат-ион восстановился, нужны на порядок более высокое напряжение и сила тока. Сернистый ангидрид (SO2) легче образовать «в стенах» аккумулятора, но и для такой реакции в аккумуляторе не могут возникнуть условия, даже теоретически.
Есть и более ядовитые соединения, выброс которых народная молва преписывает зарядке. Это арсин и стибин. Говорить о первом абсурдно – он является производным мышьяка, а мышьяк в качестве присадок к активной массе АКБ не добавляют уже пару-тройку десятилетий. А вот стибин мог бы образоваться внутри батареи, но катод, в ходе функционирования аккумулятора, не повреждается. А именно в катодах АКБ содержится сурьма. Но даже если бы стибин выработался в ходе эксплуатации, он бы тут же прореагировал с сульфатом свинца, восстановившись до металлической сурьмы.
Единственное, чего стоит бояться при домашней зарядке – аэрозоль серной кислоты. При кипении электролита, мельчайшие частицы кислоты перемешиваются с выходящим из отверстий в пробках воздухом. Аэрозоль вызывает кашель, раздражает слизистые оболочки, в остальном же он не опасен. Для человека. А вот для ткани и бумаги, аэрозоль очень вреден. За длительное время, он доведет до ветхости и то, и другое. Поэтому, рядом с заряжающимся аккумулятором лучше не держать важные бумаги или одежду.
На автомобилях разных типов и классов применяют стартерные свинцово-кислотные АКБ. Несмотря на широкое использование данных батарей, их отличает две особенности, которые могут привести к проблемам в процессе эксплуатации:
- снижение работоспособности, которое происходит в режиме пуска двигателя
- уменьшение надежности работы батарей
Причины этих проблем давно известны: это - элементарное несоблюдение правил обслуживания батарей. Наиболее распространенная ошибка - несвоевременное пополнение (а попросту - доливка) в банки АКБ дистиллированной воды. Это необходимо для того, чтобы поддерживать уровень электролита над пластинами на необходимом уровне. Он отличается в батареях разного года выпуска. Уровень электролита в корпусах достаточно старых конструкций должен быть в пределах от 10 до 20 мм. В новых этот показатель в два раза выше (до 40 мм).
Почему возникает вероятность взрыва аккумулятора?
Во время заряда свинцовых происходит процесс разложения воды, которая находится в электролите. Она разлагается на несколько составляющих - водород и кислород. Причем, этот процесс характерен для зарядки как непосредственно в автомобиле, так и на стенде. Что происходит после разложения воды? Выделяемый кислород, имеющий отрицательный заряд, частично оседает на решетках (речь о положительных пластинах батареи). В результате, происходит окисление пластин, а следом — постепенное сокращение эксплутационного ресурса аккумулятора.
А что же происходит со второй частью кислорода и водорода? Эти газы, которые выделяются из электролита, попадают на поверхность и создают видимость закипания, начинают скапливаться под крышками. Это происходит во всех банках АКБ.
Что происходит дальше? Если владелец машины исправно проверяет чистоту батареи, и удаляет загрязнения, то обозначенный выше газ сможет покинуть аккумулятор через отверстия в пробках. Конечно, любой выброс вреден для окружающей среды, но гораздо хуже, если произойдет второй вариант. Если в отверстиях присутствует грязь, они невольно оказываются загерметизированы. В результате, газообразная смесь из кислорода и водорода (иногда - с примесью сероводорода) не может вырваться на поверхность, и становится источником взрыва. Данная смесь при наличии даже малейшей искры загорится — что и приведет к взрыву аккумулятора.
Предпосылки, увеличивающие вероятность взрыва аккумулятора
Любой взрыв - это ЧП. Мощность взрыва аккумуляторной батареи нельзя просчитать заранее; ведь она находится в прямой зависимости от от того объема газовой смеси, которая скопилась в закрытом пространстве батареи. Постараемся выделить факторы, которые увеличивают риск и силы взрыва.
1. Сбой в работе регулятора напряжения. Происходит увеличение зарядного напряжения, которое поступает от генератора, в результате газообразование внутри батареи становится более интенсивным. Поскольку выделение газа возрастает быстрыми темпами, вероятность взрыва батареи значительно увеличивается.
2. Недостаточный (низкий) уровень электролита. Причина его уже обозначена — отсутствие регулярного пополнения запаса жидкости. Нехватка электролита приводит к увеличению объема газа под крышками, в корпусе батареи. Пропорционально увеличивается и сила потенциального взрыва.
3. Утепление аккумулятора. Используется в зимний период. Делается с целью поддержания теплового баланса. При этом, многие водители забывают о контроле за свободным удалением газов.
Как происходит взрыв АКБ. Опасности и последствия
Каковы бы ни были обстоятельства, если накопившаяся смесь газа не имеет выхода, достаточно малейшей искры, чтобы произошел взрыв. Основные причины взрыва:
- неисправная электропроводка
- любой открытый огонь (непогашенная спичка или сигарета)
- статическое электричество (например, от синтетики)
- момент возникновения повышенной нагрузки на АКБ (нарушение контактов в месте соединения проводов полюсными выходами)
- понижение уровня электролита, которое может привести к образованию искры между деталями внутри аккумулятора
Следом за взрывом происходит разрушение самого корпуса АКБ. Разлет деталей корпуса способен нанести травмы людям и привести к разрушениям автомобиля и разных предметов.
Сам взрыв по мощности напоминает выстрел из стрелкового оружия большого калибра. При взрывах батарей особенно часто страдает лицо.
Соблюдение техники безопасности - путь к предотвращению взрыва аккумулятора
Помните, что причиной взрыва является нарушение режима использования АКБ. Как избежать взрыва? Соблюдайте меры предосторожности и правила эксплуатации батареи. Обратите внимание на следующие моменты:
1. Следите за уровнем электролита, доливайте дистиллированную воду
2. Очищайте батарею от любых загрязнений
3. Контролируйте износ батареи. По возможности, не допускайте постоянной вибрации в процессе движения. Вибрация — одна из главных причин износа АКБ.
4. Следите за надежным креплением аккумулятора
5. Проверяйте состояние клемм; они должны быть чистыми и достаточно затянутыми. В ряде случаем целесообразно покрывать клеммы густой смазкой, но затем следить, чтобы она не стала причиной накопления грязи
6. Проверяйте соответствие технических показателей батареи установленным нормативам.
7. Следите за состоянием корпуса. Появление трещин на стенках говорит о недостаточном уровне электролита. Также, не должны быть повреждены внутренние перегородки, проходящие между банками.
Важный момент! Если выяснится, что после взрыва внутренние соединения АКБ могут функционировать - это будет свидетельствовать о несоблюдении правил эксплуатации, а не о наличии дефекта. А значит, произошедшее не будет классифицироваться как гарантийный случай, а для замены и возмещения средств не будет оснований. Даже если все произошло в период действия гарантийного срока.
Особенность заводской заливки и контроль за уровнем электролита
Доказано, что автоматические системы заливки, которые используются на заводах, из-за сбоев в автоматике иногда могут залить в батареи недостаточное количество электролита. Вот почему, в момент установки новой батареи, лучше проконтролировать уровень эл-та, причем - в каждой банке. Естественно, если аккумулятор снабжен пробками. Опытные водители согласятся: лучше подстраховаться, чтобы избежать в дальнейшем вероятности взрыва аккумулятора.
Почему аккумулятор взрывается?
При несоблюдении правил обслуживания, главное из которых заключается в своевременной доливке дистиллированной воды в банки аккумуляторных батарей для поддержания уровня электролита над пластинами (10-20 мм. в корпусах старых конструкций и 20-40 мм. - в новых), у автомобильных аккумуляторов снижается работоспособность в режиме пуска двигателя и уменьшается надёжность их работы.
Из теории работы свинцовых автомобильных аккумуляторов известно, что процесс их заряда (на автомобиле или на стационарном стенде) сопровождается разложением воды, находящейся в электролите, на газ - водород и кислород. Часть выделяемого кислорода (в атомарном состоянии имеет отрицательный заряд) оседает на жилах решёток положительных пластин, окисляя их и сокращая ресурс аккумуляторной батареи. Другая часть выделяющегося кислорода и водорода выходят из электролита на поверхность, создавая видимость его «кипения», скапливаются под крышками в каждой банке автомобильного аккумулятора.
Если отверстия в пробках не забиты грязью и нет препятствий, то газ легко рассеивается в окружающей среде через эти отверстия. Газ, состоящий в основном из смеси кислорода и водорода (в некотором количестве в этой смеси присутствуют и другие газы) при наличии искры (открытого пламени) горит во взрывном режиме. Сила взрыва и его последствия целиком зависят от количества (объема) газа, скопившегося к этому моменту в закрытом пространстве.
Например, при повышенном значении зарядного напряжения от генератора (при сбоях в работе регулятора напряжения) увеличивается интенсивность газообразования внутри аккумуляторной батареи и, следовательно, возрастает его выделение. При низком уровне электролита (нет регулярных доливок) увеличивается газовый объём под крышками банок внутри корпуса автомобильного аккумулятора, что пропорционально увеличивает силу возможного взрыва.
Скоплению газа около батареи может способствовать применяемое утепление аккумуляторной батареи в зимнее время с целью поддержания её теплового баланса. В описанных условиях любое появление искры (от неисправной электропроводки, либо наличие открытого огня, к примеру - сигареты) опасно для автомобильного аккумулятора - происходит взрыв и разрушение корпуса аккумуляторной батареи.
Детали корпуса при разрушении могут причинять повреждения окружающим предметам и людям. Возникновение искры возможно также от проводов в местах соединения их с полюсными выводами в момент возникновения нагрузки на автомобильный аккумулятор или при тряске (когда длительное время полюсные выводы аккумуляторной батареи и внутренняя поверхность наконечников не очищаются от окислов, нарушается нормальный электрический контакт).
Образование искры возможно также между деталями внутри самой аккумуляторной батареи, когда уровень электролита значительно ниже верхних кромок пластин. Вот так, нарушения техники безопасности и режима обслуживания аккумуляторной батареи, отклонение технических показателей компонентов электрооборудования от установленных норм, служат причиной скопления выделяющегося «гремучего» газа внутри банок, возникновения взрыва и разрушения корпуса автомобильного аккумулятора.
Если внутренние соединения в батарее после взрыва газа сохраняют работоспособность (проверяется разрядом на вилку-пробник), то можно полагать, что дефекта в батарее нет и не было, а причина взрыва связана с несоблюдением правил эксплуатации и внешней искрой. Наличие трещин на боковых стенках корпуса аккумуляторной батареи и повреждения внутренних перегородок между банками автомобильного аккумулятора свидетельствуют о низком уровне электролита.
В банках с нормальным уровнем жидкости стенки корпуса защищены ею от давления взрыва и не получают повреждений - трещины в таком случае могут быть только на крышке. Такой случай является негарантийным и не может являться основанием для бесплатной замены аккумуляторной батареи или возмещения её стоимости, даже если он имел место в момент действующего гарантийного срока, определённого изготовителем.
Справедливости ради, надо отметить, что автоматические системы заливки на производстве автомобильных аккумуляторов иногда, очевидно, из-за сбоев автоматики, недоливают электролит в аккумуляторные батареи и в некоторых случаях они выходят в продажу с неполным объёмом заполнения банок, что создаёт опасность скопления газов и взрыва. Такое на практике встречается. Поэтому важно при установке новой аккумуляторной батареи на автомобиль проводить контроль за наличием нормального уровня электролита в каждой банке (при наличии пробок, конечно). Иногда это позволяет избежать неприятностей.
Но вот если эти отверстия будут забиты грязью , то может произойти ситуация, когда водород будет скапливаться внутри корпуса, а взорваться аккумулятор может от малейшей искры. Более того иногда они взрываются и без видимой искры. То есть при забитых пробках и резком выделении большого объема водорода он смешивается с другими веществами, окисью углерода СО, происходит его резкое расширение с выделением большого количества тепла и в результате разрыв изнутри одной или нескольких банок аккумулятора.
Когда вы пытаетесь завести автомобиль, а он никак не хочет запускаться, вы обычно маслаете стартером пока он не сгорит ко всем чертям, правильно? А стартерный ток очень велик. Аккумулятор в момент прокрутки стартера отдает не хилый стартерный ток, в результате чего электролит в нем быстро закипает и нагревается, начинают обильно выделяться газы, собственно не водород а наверно даже сероводород. Так вот, если вздумате прикуривать от другого аккумулятора, сначала дайте своему акуму немного «успокоиться» и остыть! А при соединении проводов не допускайте искрения на клеммах и соблюдайте полярность.
Сероводород способен самовоспламениться при 100 градусах. При внутреннем замыкании в банках взрыв происходит без внешних факторов или при небольшой встряске.
Нужно быть очень осторожным, потому что при разрыве корпуса аккумулятора пластик разлетается с огромной силой и в добавок к нему идет серная кислота. При попадании в глаза или на кожу немедленно промывайте струей воды или раствором соды, который нейтрализует кислоту.
Видео по теме:
Правила эксплуатации аккумулятора
Всегда следите за напряжением заряда на автомобиле, оно не должно превышать 14,7 вольта. При большем напряжении перезаряд вызовет интенсивное кипение и сильный нагрев батареи, а там и до взрыва недалеко. Если батарея разряжена, не оставляйте ее на морозе, пластины в таком случае быстро придут в негодность. Ведь у разряженного аккумулятора низкая плотность электролита и на морозе в нем начинает кристаллизоваться вода.
Время от времени заглядывайте под капот! Протрите батарею чистой тряпкой от пыли и следов электролита. По возможности проверьте отверстия для вентиляции и уровень электролита в банках. Если уровень ниже нормы — вы знаете что делать. Сами клеммы желательно смазать литолом или техническим вазелином, подойдет и солидол. Это защитит клеммы от появления на них окислений.
Уровень электролита должен быть на 1,5-2см выше поверхности пластин. Иногда в аккумуляторе есть специальные метки уровня электролита. При необходимости поднять уровень электролита до нормы, долейте дистиллированную воду. Электролит использовать недопустимо!
