Взрыв аккумулятора: причины взрыва автомобильного АКБ при зарядке или при прикуривании, как этого избежать – 403 — Доступ запрещён

23.02.2020 alexxlab 0 Comments

Содержание

Взрыв аккумулятора: из-за чего происходит, последствия, как избежать

Теория маленького взрыва

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:

2h3O = 2h3 + O2.

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.

Почему взорвался автомобильный аккумулятор?

В каких случаях может взорваться аккумулятор?

Нам прислал письмо один из наших читателей, который ломает голову над инцидентом, произошедшим в его доме. У него в гараже взорвался автомобильный аккумулятор, стоявший на подзарядке. Как такое может быть и что могло стать причиной взрыва, мы и попытались разобраться.

Итак, вот какое письмо к нам пришло:

«Я стараюсь избегать взрывов в своем доме и гараже. Да, я понимаю, что мир не идеален, и, конечно, гарантировать, что дома ничего не взорвется, не могу. Именно поэтому у многих дома периодически что-нибудь взрывается. Один из взрывов недавно произошел и в моем доме. Прошлой ночью в моем гараже в доме взорвался автомобильный аккумулятор.

Правда, это заметил не я, а мой ребенок, который и сообщил мне неприятную новость, что в моей мастерской в гараже что-то не так. Я сначала не обратил внимания, что там лепечет мой ребенок. Но затем я все-таки пошел проверить, испугавшись, что ребенок заходил без спроса в мастерскую, где мог пролить оставленную на столе открытую бутылку моторного масла.

Но в итоге вместо разлитого масла я увидел, что аккумулятор от моей машины разорвало. Мало того, в гараже я увидел много странных влажных черных пятен. Также по всему гаражу были разбросаны неровные кусочки черного пластика. Что же случилось?

Я знаю, что иногда автомобильные аккумуляторы могут взрываться. Обычно это происходит, когда при прикуривании другого автомобиля неправильно подключили высоковольтные провода или старый аккумулятор испытывает колоссальную нагрузку, когда пытается с помощью стартера запустить двигатель, который никак не хочет заводиться.

Но тут аккумулятор просто стоял на подзарядке, как это делают многие, принося домой батарею, чтобы зарядить ее с помощью зарядного устройства. В итоге, судя по всему, мой аккумулятор и разорвало от зарядного устройства. Но как такое может быть?

Да, взрыв, кстати, произошел где-то ночью, к счастью, когда рядом никого не было. Также батарея была чистая, не поврежденная, клеммы зарядного устройства были закреплены надежно. Что-то я не понимаю, что же произошло с аккумулятором на самом деле?».

Напомним, что внутри аккумуляторных батарей, как правило, находится решетка из свинцовых пластин, которые погружены в серную кислоту. Да, в аккумуляторе вашей машины используется именно серная кислота, которая смешана с дистиллированной водой, в результате чего получается электролит.

Но благодаря реакции свинцовых пластин с серной кислотой и появляется электричество. К сожалению, без добра нет и зла. Дело в том, что подобным продуктом этой химической реакции является образование газообразного водорода, который очень легко воспламеняется. В большинстве случае водород образуется при нагревании электролита или его закипании.

Любая маленькая искра может привести к сжиганию водорода, что, конечно, очень плохо. Если аккумулятор вашей машины уже старый и понес некоторые потери воды, свинцовые пластины внутри батареи могут подвергаться воздействию воздуха. Когда ваш аккумулятор находится под высокой нагрузкой (автомобиль требует большое количество электричества), свинцовые пластины могут изгибаться, контактировать, образовывать электрическую дугу. Из-за их взаимодействия друг с другом внутри аккумулятора может образоваться искра, которая в итоге и приведет к воспламенению водорода. Далее все классически – батарея взрывается.

Грязные клеммы также могут быть источником искр, так как из-за плохого соединения клеммы с аккумулятором могут появиться электрические дуги. То же самое касается плохо закрепленных высоковольтных проводов, которые могут также образовывать искру, когда автомобиль, например, скачет на кочках. Но наш читатель, который прислал вопрос, просто заряжал аккумулятор в гараже. То есть аккумулятор не был под нагрузкой, а, наоборот, стоял на зарядке.

Как же тогда произошел взрыв? Ну, во-первых, причиной взрыва могло стать зарядное устройство, в котором, например, могло выйти из строя реле, которое обычно защищает батарею от перезарядки. В итоге если реле сломалось, то аккумулятор мог просто перезарядиться.

В этом случае серная кислота, смешанная с дистиллированной водой, могла просто закипеть. При этом начинает выделяться большое количество водорода. Обычно водород легко отводится из батареи с помощью специальной вентиляции, которая имеется в пробках аккумулятора. К сожалению, если аккумулятор грязный или пыльный, то это приводит к тому, что эти вентиляционные отверстия просто забиваются, в результате чего водород, образующийся внутри батареи, не выводится наружу, с излишком скапливаясь внутри батареи.

Итак, нам известно, что батарея не была повреждена, была чистой, клеммы зарядного устройства были закреплены надежно, батарея не была старой, но и не была новой, а также не испытывала нагрузку, как это обычно бывает при запуске двигателя. Почему же тогда взорвался аккумулятор?

Вполне возможно, что, несмотря на то что аккумулятор внешне был достаточно чистым, вентиляционные отверстия в пробках аккумулятора были забиты, в результате чего водород, образующийся в батарее, не отводился должным образом. К сожалению, для этого достаточно даже когда забилось всего одно вентиляционное отверстие. Вот почему так важно протирать от грязи не только корпус батареи, но и верхнюю ее поверхность. Особенно пробки батареи.

Кроме того, вероятнее всего, аккумулятор либо слишком долго стоял на подзарядке, либо в зарядном устройстве вышло из строя реле, которое автоматически должно отключать заряд батареи, чтобы предотвратить перезаряд аккумулятора.

В итоге батарея получила перезаряд, в результате чего внутри нее образовалось слишком много водорода из-за перегрева серной кислоты.

Как мы уже сказали, взорваться водород может от малейшей искры. Но откуда в гараже может взяться искра рядом с аккумулятором, стоящим, никому не мешая, на подзарядке? Оказывается, водород может воспламениться и без видимой искры.

Например, если сильно перезарядить аккумулятор, то из него начнет выходить в окружающее пространство большое количество водорода, который смешается с другими веществами, находящимися в воздухе (например, наиболее вероятно, что водород в гараже может смешаться с окисью углерода).

В результате взаимодействия водорода с окисью углерода происходит резкое расширение химической смеси. При этой реакции выделяется большое количество тепла. Это, как правило, и приводит к взрыву внутри одной или нескольких банок аккумулятора.

Этот случай с нашим читателем – напоминание всем автолюбителям, что иногда в жизни могут происходить неожиданные вещи. В том числе и когда вы забираете из машины батарею, чтобы подзарядить ее дома или в гараже. И слава богу, что эта батарея не взорвалась, когда стояла в машине нашего читателя.

Также ему повезло, что рядом с батарей в гараже не стояло ничего ценного. Иначе сила взрыва, которая разбросала по всему гаражу осколки пластика и закипевший электролит, могла привести к непоправимому. Но еще большая удача, что рядом с батареей в момент взрыва никого не было. Особенно ребенка.

Вот почему вы должны относиться к аккумулятору своей машины не как к батарее своего смартфона. Мало того, что вы должны держать автомобильный аккумулятор в чистоте, но и поддерживать его зарядку на оптимальном уровне. В случае необходимости вы должны подзаряжать батарею с помощью зарядного устройства, не снимая его с машины или забирая батарею домой или в гараж.

Также вы должны следить за уровнем электролита в аккумуляторе и при необходимости подливать в него дистиллированную воду до минимального уровня. Обратите внимание, что после подзарядки батареи не рекомендуем вам проверять уровень электролита в течение нескольких часов, поскольку во время зарядки уровень электролита в аккумуляторе повышается.

Ну и, конечно, следите за состоянием вентиляционных отверстий в пробках батареи, которые не должны быть забиты грязью, пылью или листьями. Помните, что они выполняют в батарее очень важную роль, выводя с нее водород.

Также следите за состоянием клемм аккумулятора, которые могут стать источником искр.

Так что будьте осторожны с автомобильными аккумуляторами! Батареям нельзя доверять!

Как горят и взрываются литиевые аккумуляторы: ammo1 — LiveJournal

У каждого современного человека есть множество Li-Ion аккумуляторов: в смартфонах, ноутбуках, пауэрбанках, беспроводных наушниках и колонках, электросамокатах, электровелосипедах, гироскутерах, пылесосах и многих других устройствах.
Многие знают об опасности этих аккумуляторов, но мало кто знает, как именно они горят. Это впечатляет, поверьте!

Для начала посмотрите ролик Креосана об издевательствах над аккумуляторами 18650. То, с какой интенсивностью они горят при физическом повреждении, приводит в ужас.

https://www.youtube.com/watch?v=2J-h6fC1GrU

Интересно, что качественные аккумуляторы не боятся электрического воздействия — ни при перезаряде большим током, ни при коротком замыкании ничего страшного с ними не происходит. Замечу, что дешёвые безымянные аккумуляторы такими свойствами не обладают. Известно много случаев самовозгорания гироскутеров и электросамокатов (почти всегда при зарядке). Все эти устройства безымянных китайских производителей были оснащены не менее безымянными аккумуляторами.

Как видно из ролика, при физическом повреждении аккумуляторы горят очень интенсивно и очень быстро. Потушить такое пламя вряд ли возможно. Но горят только заряженные аккумуляторы. При физическом повреждении разряженного аккумулятора ничего страшного с ним не произошло.

Увы, полностью разряженными литиевые аккумуляторы хранить нельзя — со временем напряжение на ячейках падает и если в результате длительного хранения напряжение упадёт с 3 вольт (напряжение, при котором защитная электроника считает аккумулятор полностью разряженным) до 2.5 вольт, начнётся невосстановимая деградация. Считается, что для длительного хранения аккумуляторы должны быть заряжены на 40%, но при таком уровне заряда они также представляют опасность в случае физического повреждения.

Несмотря на то, что литиевых аккумуляторов сейчас приходится по нескольку десятков на каждого жителя земли, горят они не очень часто, но опасность всё же есть.

Постарайтесь придерживаться простых правил:

1. Никогда не оставляйте устройства, стоящие на зарядке, без присмотра. Поставить дома заряжаться электросамокат или гироскутер и пойти гулять СОВЕРШЕННО НЕДОПУСТИМО и опасно!

2. Старайтесь не использовать устройства с безымянными аккумуляторами. Лучше потратить чуть больше денег и купить хороший пауэрбанк, электросамокат или пылесос, в которых гарантированно будут стоять аккумуляторы известного производителя.

3. Если вы долго не пользуетесь устройствами, не храните их с полностью заряженными аккумуляторами.

P.S. А вы смотрите ролики Креосана? Ребята живут в деревне где-то под Луганском и делают совершенно безумные и опасные эксперименты (притягивают настоящие молнии, взрывают газовые баллоны, уничтожают электронику сверхмощными импульсами микроволн). Я за последние три дня роликов двадцать посмотрел. 🙂

Основная тема моего блога — техника в жизни человека. Я пишу обзоры, делюсь опытом, рассказываю о всяких интересных штуках. А ещё я делаю репортажи из интересных мест и рассказываю об интересных событиях.
Добавьте меня в друзья здесь. Запомните короткие адреса моего блога: Блог1.рф и Blog1rf.ru.

Второй мой проект — lamptest.ru. Я тестирую светодиодные лампы и помогаю разобраться, какие из них хорошие, а какие не очень.

Литиевые аккумуляторы отучили взрываться | Журнал Популярная Механика

Учёные из Северо-западной Национальной лаборатории в Ричленде (США) выяснили, какие процессы провоцируют литиевые аккумуляторы взрываться и как от них можно избавиться, чтобы сделать батареи безопаснее.

Современные аккумуляторы состоят из трёх частей — катода, анода и электролита. Первый играет роль положительного полюса и источника энергии, второй — отрицательного, а электролит позволяет носителям заряда передвигаться между катодом и анодом. Мощность аккумуляторов напрямую зависит от состава катода, а их долговечность — от того, как сильно разрушается материал электролита и катода при циклах перезарядки.

От компонентов батареи зависит и то, насколько они опасны для человека. К примеру, многие типы современных литий-ионных аккумуляторов взрываются из-за того, что при перегреве в них начинают возникать короткие замыкания. Они ещё больше нагревают аккумулятор и испаряют электролит, превращая его в пузырьки горячего газа. Эта цепная реакция раскаляет внутренности батареи до температуры примерно в тысячу градусов Цельсия.

Как результат, скапливающийся газ разрывает корпус аккумулятора и происходит взрыв, выбрасывающий расплавленное содержимое батареи наружу. Эти процессы, как выяснили учёные, связаны с формированием тонких и длинных нитей из лития, которые могут проникать через электролит и барьер между катодом и анодом. В некоторых случаях они соединяют их между собой, формируя короткое замыкание и провоцируя взрыв.

Чтобы понять, как формируются такие нити, учёные сконструировали «нанобатарею», в которой роль анода играло жало атомно-силового микроскопа, а катода — кусочек лития. Пропуская ток через анод и поднимая его, исследователи помогали формироваться литиевым нитям на катоде и заставляли их расти в сторону жала атомно-силового микроскопа. Кроме того, параллельно изучали их структуру и наблюдали за манерой роста.

Опыты помогли раскрыть несколько важных особенностей этого процесса, которые нужно учитывать при создании действительно полностью безопасных литий-ионных батарей, а также первых полноценных аккумуляторов на базе чистого лития. Нити растут со скоростью 250 нанометров в секунду в сторону противоположно заряженного электрода. Место их формирования и манера движения сильно зависят от структуры кристаллов лития, наличия соединений углерода в электролите и устройства поверхности самих электродов.

Знание этих особенностей позволяет предсказывать манеру роста нитей и предотвращать их контакт с анодом или катодом. Учёные сумели подавить формирование нитей, добавив в электролит циклогексанон — слаботоксичное соединение кислорода и бензола. Дальнейшие наблюдения за ростом нитей из лития помогут подобрать более эффективные способы борьбы с ними и создать действительно безопасные аккумуляторы.