Todo telefone celular (assim como laptop e quase tudo com uma bateria recarregável) usa LiIon / LiPo (essencialmente equivalente para os fins desta discussão). E você está certo: em termos de incidentes reais, íons de lítio e polímeros de lítio são a química de bateria mais segura a ser amplamente utilizada, exceto a de nenhuma.
E a única razão pela qual essa química onipresente agora não assassinou você e / ou sua família várias vezes é que essas células não são carregadas sem vigilância. Você pode não estar presente pessoalmente, mas cada uma dessas baterias de íons de lítio possui uma quantidade significativa de circuitos de proteção e monitoramento permanentemente integrados ao pacote. Ele atua como o porteiro. Ele monitora todas as células da bateria.
- Desconecta os terminais de saída e evita que eles sejam sobrecarregados.
- Ele desconecta a saída se eles forem descarregados com uma corrente muito alta.
- Ele desconecta a saída se estiver CARREGADO com uma corrente muito alta.
- Se alguma das células estiver com problemas, a saída será desconectada.
- Se qualquer célula ficar muito quente, desconectará a saída.
- Se qualquer uma das células estiver com descarga excessiva, ela desconectará a saída (e permanentemente - se você esquecer de carregar uma bateria de íon de lítio por muito tempo, descobrirá que ela não será mais carregada. É efetivamente destruída e a proteção circuito não permitirá que você carregue as células).
De fato, toda bateria de telefone, bateria de laptop, * qualquer bateria que seja uma química de lítio recarregável é a mais monitorada, minuciosamente monitorada e gerenciada ativamente, o oposto diamétrico de 'autônomo' como se pode obter para uma bateria.
E a razão de tantos problemas extras serem causados é porque as baterias de íon-lítio são realmente perigosas . Eles precisam de circuitos de proteção para serem seguros e nem sequer são remotamente seguros sem ele. Outras substâncias químicas, como NiMH ou NiCad, podem ser usadas com relativa segurança como células nuas, sem nenhum monitoramento. Se ficarem muito quentes, podem desabafar (o que aconteceu comigo pessoalmente), e pode ser bastante surpreendente, mas não vai queimar sua casa ou aterrá-lo por uma estadia prolongada em uma unidade de queima. As baterias de íon de lítio farão as duas coisas, e esse é o único resultado. Ironicamente, as baterias de íon de lítio se tornaram a bateria mais segura por ser a química de bateria mais perigosa.
Você pode estar se perguntando o que realmente os torna tão perigosos.
Outras substâncias químicas da bateria, como ácido-chumbo ou NiMH ou NiCad, não são pressurizadas à temperatura ambiente, embora o calor gere alguma pressão interna. Eles também possuem eletrólitos aquosos não inflamáveis. Eles armazenam energia na forma de uma reação de oxidação / redução relativamente lenta, cuja taxa de liberação de energia é muito baixa para, por exemplo, fazer com que eles ejetem jatos de chamas de 1,8 metro. Ou qualquer chama, realmente.
As baterias de íon de lítio são fundamentalmente diferentes. Eles armazenam energia como uma mola. Isso não é uma metáfora. Bem, como duas fontes. Os íons de lítio são forçados entre os átomos do material do ânodo ligado covalentemente, separando-os e 'esticando' as ligações, armazenando energia. Esse processo é chamado de intercalação . Após a descarga, os íons de lítio saem do ânodo e entram no cátodo. Isso é muito eletromecânico, e tanto o ânodo quanto o cátodo sofrem uma tensão mecânica significativa com isso.
De fato, o ânodo e o cátodo aumentam ou diminuem o volume físico, dependendo do estado de carga da bateria. Entretanto, essa alteração no volume é desigual, portanto, uma bateria de íon-lítio totalmente carregada está exercendo quantidades não triviais de pressão em seu recipiente ou em outras partes de si. As baterias de íon de lítio geralmente sofrem muita pressão interna, diferentemente de outras químicas.
O outro problema é que o eletrólito é um solvente volátil e extremamente inflamável que queima com bastante vigor e facilidade.
A química complexa das células de íons de lítio ainda não é completamente compreendida, e existem algumas químicas diferentes com diferentes níveis de reatividade e perigo inerente, mas as que possuem alta densidade de energia podem sofrer fugas térmicas. Basicamente, se ficarem muito quentes, os íons de lítio começarão a reagir com o oxigênio armazenado como óxidos de metal no cátodo e liberarão ainda mais calor, o que acelera ainda mais a reação.
O que inevitavelmente resulta é uma bateria que se auto-inflama, pulveriza seu eletrólito solvente altamente inflamável por si mesma e acende imediatamente também, agora que um novo suprimento de oxigênio está disponível. Isso é apenas fogo de bônus, no entanto, ainda há uma tonelada de fogo do metal de lítio oxidando com o amplo estoque de oxigênio dentro.
Se eles ficarem muito quentes, isso acontece. Se sobrecarregados, tornam-se instáveis e choques mecânicos podem fazê-los explodir como uma granada. Se forem descarregados em excesso, parte do metal no cátodo passa por uma reação química irreversível e forma desvios metálicos. Esses shunts serão invisíveis até que o carregamento expanda parte da bateria o suficiente para que a membrana de separação seja perfurada por um desses shunts, criando um curto circuito, o que obviamente resulta em incêndio, etc .: o modo de falha de íons de lítio que conhecemos e amar.
Portanto, só para esclarecer, não é apenas sobrecarregar perigoso, mas também descarregar demais, e a bateria aguardará até que você injete uma tonelada de energia nela antes de falhar espetacularmente em você e sem nenhum aviso ou sinais mensuráveis .
Isso cobre as baterias do consumidor. No entanto, todo esse circuito de proteção é menos capaz de atenuar o perigo de aplicações de alto dreno. O dreno alto não gera uma quantidade pequena de calor (o que é ruim) e mais preocupante, causa enormes quantidades de estresse mecânico no ânodo e no cátodo. As fissuras podem se formar e aumentar, levando à instabilidade se você tiver azar ou apenas a uma vida útil mais curta se não for muito grave. É por isso que você vê o LiPos classificado em 'C' ou com que rapidez eles podem ser descarregados com segurança. Por favor, leve a sério essas classificações e a reduza, tanto por segurança quanto porque muitos fabricantes simplesmente mentem sobre a classificação C de suas baterias.
Mesmo com tudo isso, às vezes um RC Lipo simplesmente se incendeia sem motivo. Você absolutamente precisa seguir os avisos para nunca cobrá-los sem supervisão e tudo mais. Você deve comprar um saco de segurança para carregá-los, pois isso pode impedir que sua casa se queime (possivelmente com você ou com quem você ama). Mesmo que o risco seja muito baixo, o dano que ele pode causar é vasto e as medidas necessárias para mitigar grande parte desse potencial de dano são triviais.
Não ignore tudo o que você está dizendo - está tudo no local. Vem de pessoas que aprenderam a respeitar o LiPos pelo que são, e você também deve. O que você definitivamente deseja evitar é ter esta lição ensinada a você por uma bateria de íon de lítio, em vez de colegas online e offline. O último pode chamá-lo em um fórum, mas o primeiro literalmente o chama.
Vamos ver alguns vídeos de coisas explodindo!
Deixe-me falar um pouco mais sobre como eles falham. Eu discuti o mecanismo, mas o que realmente acontece? As baterias de íon de lítio realmente têm apenas um modo de falha, que é meio que explodindo, disparando uma quantidade incrivelmente grande de fogo em um jato gigante de chama por vários segundos e continuando as atividades gerais relacionadas à queima por um tempo depois disso. Como é um incêndio químico, não é possível apagá-lo (as baterias de íon-lítio ainda disparam grandes jatos de fogo, mesmo no vácuo do espaço. O oxidante está contido no interior, não precisa de ar ou oxigênio para queimar). Ah, e jogar água no lítio não faz nada de bom , pelo menos em termos de redução de incêndio.
Aqui está uma lista dos "maiores sucessos" de alguns bons exemplos de falha. Observe que isso às vezes acontece em casos de RC de alto consumo, mesmo com medidas de segurança adequadas. Comparar aplicativos de alta drenagem com correntes muito mais seguras e baixas de telefones não é de todo válido. Centenas de amperes - algumas centenas de miliamperes.
Falha no plano RC.
Faca apunhala bateria do tamanho de um smartphone.
O LiPo sobrecarregado explode espontaneamente.
A bateria do laptop em uma fuga térmica é levemente pressionada, fazendo-a explodir.
