Mobil v autě jako výbušnina

Autor článku: Markéta Kohoutková Proč chránit elektroniku před vysokými teplotami?

Letos nás pravděpodobně opět čeká tropické léto s vysokými teplotami. Úpal na sluníčku nehrozí jen lidem, ale také jejich mobilní elektronice. Zejména přístroje napájené lithium-iontovými akumulátory je potřeba před přehřátím pečlivě chránit. Případy, kdy se tento typ baterií vzňal či vybuchl, jsou dobře známé. Jak se v létě o mobily či notebooky starat, aby je horko nezničilo? A proč jsou vlastně „lionky“ k vznícení či explozím náchylné?
Ve svém komentáři na to odpoví Radim Tlapák, majitel internetového obchodu BatteryShop.cz.
Mobilní přístroje dnes v drtivé většině napájejí lithium-ionové akumulátory, které jsou poměrně dost citlivé na teplotu a dobře známé jsou též případy, kdy se vznítí či explodují. Optimální provozní teplota se u nich pohybuje mezi 15 až 20 stupni Celsia, což lze ovšem v létě dodržet jen stěží. Neznamená to, že byste v horku s notebookem či smartphonem neměli vůbec pracovat, rozhodně je však nenechávejte na přímém slunci. Extrémní hranice, ke které by se akumulátory v mobilních přístrojích nikdy neměly přiblížit, je 60 stupňů. V tuzemských podmínkách tato teplota venku ani v létě v podstatě nehrozí, ovšem například v zavřeném autě tmavé barvy zaparkovaném na přímém slunci nejsou podobné hodnoty výjimečné. Mobil odložený na palubní desce automobilu je v takovém případě hazardem: přehřátá baterie může explodovat a následný požár snadno zničí celý vůz či popálí uživatele. Zároveň je třeba si uvědomit, že vysoké teploty nezpůsobují jen exploze, ale zapříčiňují i prudký pokles kapacity či zkrácení životnosti akumulátoru.

Majitelé notebooků, tabletů či smartphonů by také neměli zapomínat na to, že se jejich zařízení zahřívá nejen vlivem okolní teploty, ale i samotným provozem nebo během nabíjení. Při práci na notebooku třeba venku na lehátku je proto dobré využít chladicí podložku, která přístroji poskytne dodatečné větrání kolem prostoru akumulátoru. Nabíjení mobilních zařízení by pak mělo probíhat v chladnější místnosti, ve stínu a ideálně mimo dosah snadno vznětlivých materiálů.

Vybuchující Li-Ion baterie
Proč jsou vlastně lithium-ionové akumulátory k vznícení a výbuchům náchylné? Nahrává tomu jejich konstrukce. Uvnitř každého Li-Ion akumulátoru je několik základních součástí – katoda, anoda a elektrolyt. Katoda a anoda ovšem vždy musejí být fyzicky odděleny, k čemuž obvykle slouží velmi tenký list plastu s mikroskopickými perforacemi – takzvaný separátor. Když lithium-ionový akumulátor nabíjíte, unikají z katody ionty lithia, které se přes perforace v separátoru a elektrolyt dostávají k anodě. Při vybíjení akumulátoru naopak ionty putují od anody ke katodě. Celá tato reakce je právě tím, co našim mobilním zařízením dodává energii.
Li-Ion akumulátory vynikají vysokou hustotou energie, ta je u nich zhruba dvakrát vyšší než u zbrusu nové alkalické baterie. Lithium je velmi dobrou energetickou zásobárnou, je ale potřeba, aby ji uvolňovalo postupně. Tomu napomáhá perforovaný separátor, který kromě oddělování katody a anody usměrňuje tok iontů. V současné době se ale vlivem trendu akumulátory neustále zmenšovat separátor ztenčuje a ztenčuje. A někdy se stane, například ještě pod tíhou výrobní vady, že už zkrátka nevydrží a vytvoří se v něm trhliny. Katoda a anoda se tak dostanou k sobě, ionty začnou nekontrolovatelně proudit a dochází k jevu označovanému jako „thermal runaway“ neboli teplotní explozi. Chemikálie v akumulátoru se začnou přehřívat a teplota uvnitř baterie může dokonce přesáhnout 500 stupňů Celsia. V tu chvíli se obvykle vznítí hořlavý elektrolyt. Oheň naruší pouzdro baterie, dojde ke kontaktu s okolním kyslíkem a nastane exploze. Podobný scénář pak může nastat i vystavením baterie vysokým vnějším teplotám, které způsobí vnitřní zkrat. Ten vyvolá právě „thermal runaway“.

Pomoci může pevný elektrolyt
Vědci psamozřejmě usilovně pracují na nových typech baterií, které by přinesly stejné a lepší možnosti jako Li-ion baterie, avšak redukovaly by bezpečnostní riziko. Mnohé jejich poznatky jsou slibné, ovšem převedení nápadů do praxe zatím pokulhává, a tak se na velkou revoluci v oblasti baterií, která by „lionky“ svrhla z trůnu, dosud čeká. Kromě toho však existují i pokusy zdokonalit lithium-iontové akumulátory, aby se jejich náchylnost k vznícení a explozi snížila. V této oblasti se již určitou dobu těší zájmu odborníků projekt vědců z americké Purdue University, kteří přišli s pevným elektrolytem využívajícím keramických nanočástic zakomponovaných do polymerové matice. Ten má potenciál jednak nahradit hořlavý tekutý elektrolyt, navíc by podle svých tvůrců umožnil použít v akumulátorech lithiovou anodu, díky níž by se hustota energie u Li-Ion baterií mohla až zpětinásobit.

Než se ale nové technologie dostanou na trh, je třeba naučit se chránit stávající akumulátory a nevystavovat je přehřátí. Zjistíte-li však kdykoliv během používání nebo nabíjení, že se zařízení nebezpečně zahřálo, nesnažte se ho nárazově ochladit, ale dopřejte mu zchlazení pozvolné a přirozené. Pokud se přehřátý přístroj nevypnul sám – mnoho zařízení má tepelnou pojistku, která jej při dosažení určité teploty automaticky vypne a neumožní jeho opětovné zapnutí až do dosažení provozní teploty –, vypněte jej ručně a poté jej přeneste do chladnějšího prostředí, ideálně s proudícím vzduchem.

Autor: Markéta Kohoutková