Как работи батерията в електрически скутер?

За да предотвратите избухването на пожар на батерията, е важно да разберете какъв е принципа, по който работи тя и какво може да предизвика възпламеняване на огън.

Литиевите батерии са едни от най-безопасните, но въпреки това има случаи на прегряване и пожари. През 2018 г. Комисията за безопасност на потребителските продукти на САЩ публикува доклад, описващ повече от 4,2 млн. случая на изтегляне на продукти поради риск от пожар или прегряване. Това са все продукти захранвани с литий и включва близо 500 различни стоки от електрически скутери до лаптопи.

Какви батерии се използват в потребителските уреди?

Повечето електрически скутери на пазара използват или литиево-йонни батерии, или оловно-киселинни батерии. Въпреки че и двата вида батерии имат своите плюсове и минуси, литиево-йонните батерии обикновено се считат за по-добрия вариант. Очевидната разлика между двете батерии е в използвания материал и технология. Литиевата батерия е по-скъпа, по-ефективна и има по-висока енергийна плътност от оловно-киселинните батерии – (250-670 Wh/L срещу 80-90 Wh/L). Това означава, че можете да получите повече мощност от литиева батерия, отколкото от оловно-киселинна, което я прави по-добър избор. Освен това, литиевите батерии имат и други преимущества над своите оловни двойници, сред които:

• По-кратко време за зареждане
• По-нисък процент на саморазреждане от около 1,5-2% на месец спрямо 4-6% при оловно-киселинните батерии
• Много по-дълъг живот от оловно-киселинните батерии
• Оловно-киселинните батерии също изискват повече поддръжка от литиево-йонните батерии. Те трябва редовно да се циклизират (разреждат и презареждат), за да поддържат живота на батерията си
• Те са по-малки и тежат по-малко. Това е огромно предимство за електрическите скутери, тъй като размерите и теглото трябва да бъдат сведени до минимум

Има обаче някои недостатъци при използването на литиево-йонни батерии в ел. скутери. Едната е, че те са изключително чувствителни към температурата и по своята същност са лесно запалими. Това означава, че литиево-йонните батерии са склонни да се разграждат много по-бързо, когато са изложени на екстремни температури – горещи или студени. Излагането на температури извън работните условия може да доведе до повреда на литиевата батерия и може също да представлява опасност за пожарната безопасност.

Какво има в литиево-йонната батерия?

Литиево-йонните батерии се състоят от отделни клетки, подредени заедно в модул. Всяка клетка съдържа:

• Анод, който е направен предимно от графит
• Катод, който е направен от литиев оксид, най-често литиев кобалтов оксид
• Микропропусклив сепаратор, който разделя съдържанието на анода и катодите и позволява само потока на литиеви йони през него
• Електролит, който е сол на литиева основа, която пренася литиевите йони от анода към катода и обратно през сепаратора

Казано на разбираем език, литиево-йонните батерии работят чрез преместване на литиеви йони и електрони напред и назад между положителните и отрицателните електроди през сепаратора и външната верига. Това движение на йони и електрони създава електрически ток, който може да се използва за захранване на електронни устройства. Положителният електрод освобождава част от своите литиеви йони, когато батерията се зарежда. Тези йони се движат през електролита, наличен в сепаратора, към отрицателния електрод. Йоните остават там през целия процес на зареждане.

В същото време електроните, произведени по време на образуването на литиево-йонния поток, преминават от положителния към отрицателния електрод. Те обаче изминават по-дълъг път около външната верига, тъй като сепараторът не може да позволи на електроните да преминат през него. След това електроните и йоните се комбинират при отрицателния електрод, образувайки литиран въглерод. Когато престанат да текат йони, батерията се счита за напълно заредена.

Какво може да възпламени батерията на електрически скутер?

Електрохимичните реакции генерират и съхраняват електрическа енергия в литиево-йонна батерия. Да предположим, че структурата на батерията е компрометирана, например когато електролитният сепаратор е нарушен или повреден. В този случай различните химикали могат да се смесят и да позволят на електроните и йоните да се движат свободно между катода и анода, т.е. късо съединение, което създава искра или прекомерна топлина. Тази искра може предизвика възпламеняване и литиевата батерия да се запали. Ситуацията допълнително може да се влоши от химикалите, използвани в литиевите батерии, които могат сами да поддържат огъня.

Електролитът съдържа литиеви соли и органични разтворители, които са силно запалими и водят до повишен риск от възникване пожар и поддържането му активен, докато не изгори цялата батерия, а често и това, което тя захранва. Освен това катодът също е направен от литиев оксид, което означава, че има голяма вероятност кислородът да бъде освободен като страничен продукт, ако бъде изложен на специфични стресови фактори. Накратко, повечето пожари на батерията са резултат от дефекти в структурата на батерията и лоши практики при зареждане. Ето няколко примера:

• Електрически къси съединения
• Презареждане
• Производствени дефекти или пропуски в дизайна
• Ненормално или неправилно използване на батерията
• Бързо разреждане
• Използване на нискокачествени компоненти в батерията
• Механични повреди
• Неизправност на зарядното устройство

Това е най-важната теория, която трябва да знаете. Следете сайта ни за статията „Как да избегнем възникване на пожар от ел. скутер?“ за практични съвети. А ако междувременно искате да научите повече по темата вижте статията ни „Безопасни ли са електрическите коли?“