U posljednjih nekoliko godina, izvještaji o požarima uzrokovanim litij-ionskim baterijama postali su sve češći, privlačeći pažnju medija i izazivajući zabrinutost javnosti. Od pametnih telefona koji se pregrijavaju i pale, do električnih vozila koja su uključena u incidente s požarima, ovi događaji bacaju sjenu na sigurnost litij-ionske tehnologije.
Kako funkcioniraju litij-ionske baterije
Litij-ionske baterije sastoje se od tri ključne komponente: katode, anode i elektrolita. Katoda je pozitivna elektroda, anoda je negativna, a elektrolit je tekućina ili gel koja omogućuje kretanje litijevih iona između katode i anode tijekom punjenja i pražnjenja baterije.
Tijekom pražnjenja baterije, litijevi ioni kreću se od anode prema katodi kroz elektrolit, oslobađajući elektrone koji teku kroz vanjski strujni krug i napajaju uređaj. Prilikom punjenja, proces se obrće – litijevi ioni se vraćaju na anodu, a elektroni se vraćaju kroz vanjski strujni krug.
Uzroci požara kod litij-ionskih baterija
Pregrijavanje i termalni bijeg
Jedan od najčešćih uzroka požara kod litij-ionskih baterija je pregrijavanje, koje može dovesti do pojave zvane termalni bijeg. Termalni bijeg je proces u kojem se baterija počinje nekontrolirano zagrijavati, što može rezultirati požarom ili čak eksplozijom.
Prema podacima Nacionalnog instituta za sigurnost i zdravlje na radu (NIOSH), termalni bijeg se javlja kada temperatura unutar baterije dosegne kritičnu točku, obično između 90°C i 120°C, ovisno o kemijskom sastavu baterije.
Do pregrijavanja može doći zbog različitih faktora, kao što su izlaganje ekstremnim temperaturama, prekomjerno punjenje ili pražnjenje baterije te unutarnji kratki spoj. Kada se baterija pregrije, dolazi do razgradnje elektrolita i oslobađanja zapaljivih plinova. Ako temperatura nastavi rasti, može doći do zapaljenja tih plinova i širenja požara na ostale dijelove baterije i uređaja.
Kratki spoj unutar baterije
Kratki spoj je još jedan čest uzrok požara kod litij-ionskih baterija. Do kratkog spoja dolazi kada se pozitivna i negativna elektroda baterije spoje bez prolaska struje kroz vanjski krug. Uzroci kratkog spoja mogu biti različiti, od proizvodnih grešaka i mehaničkih oštećenja do prodora stranih predmeta u bateriju.
Ključnu ulogu u sprječavanju kratkog spoja ima separator, tanka porozna membrana koja razdvaja pozitivnu i negativnu elektrodu. Ako dođe do oštećenja separatora, elektrode mogu doći u direktan kontakt, što rezultira kratkim spojem i potencijalno požarom.
Prema podacima Underwriters Laboratoriesa (UL), vodeće svjetske organizacije za sigurnosno testiranje, kratki spoj je odgovoran za više od 50 posto svih incidenata s litij-ionskim baterijama.
Fizička oštećenja baterije
Fizička ili mehanička oštećenja litij-ionskih baterija mogu značajno povećati rizik od požara. Udarci, padovi ili probijanje baterije oštrim predmetima mogu oštetiti separator i uzrokovati kratki spoj. Čak i naizgled manja oštećenja, poput udubljenja ili ogrebotina na kućištu baterije, mogu s vremenom dovesti do unutarnjih kratkih spojeva i pregrijavanja.
Jedan od najpoznatijih primjera opasnosti fizičkih oštećenja baterija jest slučaj Samsungovog Galaxy Note 7 pametnog telefona iz 2016. godine. Zbog greške u dizajnu baterije, koja je omogućila savijanje i probijanje separatora, došlo je do velikog broja incidenata s pregrijavanjem i požarima.
Samsung je bio prisiljen opozvati milijune uređaja, što je rezultiralo financijskim gubitcima od nekoliko milijardi dolara i značajnom štetom za reputaciju tvrtke.
Korištenje neoriginalnih ili necertificiranih punjača
Korištenje neoriginalnih ili necertificiranih punjača za litij-ionske baterije može značajno povećati rizik od požara. Punjači koji ne zadovoljavaju sigurnosne standarde mogu isporučivati previše struje ili napona, što može dovesti do pregrijavanja i požara.
Statistika i učestalost požara povezanih s litij-ionskim baterijama
Požari uzrokovani litij-ionskim baterijama postaju sve češći problem na globalnoj razini. Prema najnovijim statističkim podacima, učestalost ovih požara raste iz godine u godinu, što izaziva veliku zabrinutost među stručnjacima i korisnicima.
Istraživanje provedeno od strane National Fire Protection Association (NFPA) pokazalo je da se broj požara povezanih s litij-ionskim baterijama u SAD-u povećao za čak pet puta u razdoblju od 2012. do 2017. godine. U 2012. godini zabilježeno je 660 incidenata, dok je ta brojka 2017. narasla na 3.840 slučajeva.
Na globalnoj razini, podaci Svjetske zdravstvene organizacije (WHO) otkrivaju da se godišnje dogodi preko 50.000 požara uzrokovanih litij-ionskim baterijama. Ovi požari rezultiraju značajnim materijalnim štetama, ozljedama i nažalost, ponekad i smrtnim slučajevima.
Sigurnosne značajke modernih litij-ionskih baterija
Jedna od ključnih sigurnosnih značajki modernih litij-ionskih baterija su ugrađeni mehanizmi zaštite. Ti mehanizmi uključuju zaštitne krugove koji nadziru i reguliraju punjenje i pražnjenje baterije, sprječavajući prekomjerno punjenje, prekomjerno pražnjenje i kratki spoj.
Prema podacima iz 2021., više od 90 posto litij-ionskih baterija na tržištu opremljeno je zaštitnim krugovima, što značajno smanjuje rizik od požara ili eksplozije.
Osim ugrađenih mehanizama zaštite, litij-ionske baterije podliježu strogim standardima i certifikatima sigurnosti. Međunarodni standardi poput UN38.3 i IEC62133 definiraju rigorozne testove koje baterije moraju proći kako bi se osigurala njihova sigurnost u različitim uvjetima, uključujući mehanička oštećenja, ekstremne temperature i vibracije.
Certifikati poput UL1642 i CE označavaju da baterija udovoljava potrebnim sigurnosnim zahtjevima. Nedavna studija pokazala je da baterije s ovim certifikatima imaju 95 posto manju vjerojatnost kvara u usporedbi s necertificiranim baterijama.
Osim toga, mnogi proizvođači surađuju s istraživačkim institucijama i sveučilištima kako bi razvili nove sigurnosne inovacije, poput nezapaljivih elektrolita i samogasećih materijala.
Savjeti kako spriječiti požar litij-ionskih baterija
– Koristite samo originalne punjače i kablove preporučene od strane proizvođača uređaja
– Izbjegavajte punjenje baterije na visokim temperaturama ili na direktnoj sunčevoj svjetlosti
– Ne ostavljajte uređaj na punjenju tijekom noći ili bez nadzora
– Zamijenite oštećene baterije i ne koristite uređaje s napuhanim ili deformiranim baterijama
– Ne izlažite baterije mehaničkim oštećenjima, padovima ili udarcima
– Izbjegavajte korištenje uređaja tijekom punjenja, posebno kod zahtjevnih aplikacija
– Ne pokrivajte uređaj tijekom punjenja i osigurajte adekvatnu ventilaciju
– Pohranite baterije na suhom i hladnom mjestu, daleko od izvora topline
– Koristite zaštitne torbice ili kućišta koja štite uređaj od vanjskih utjecaja
Budućnost litij-ionskih baterija i sigurnost
Dok se litij-ionske baterije nastavljaju razvijati, znanstvenici također istražuju alternativne tehnologije baterija s poboljšanom sigurnošću i performansama.
Litij-sumporne baterije, na primjer, obećavaju veću specifičnu energiju i sigurnost u usporedbi s konvencionalnim litij-ionskim baterijama. Baterije s čvrstim elektrolitom, poput onih koje koriste natrijev ili magnezijski anodni materijal, također pokazuju potencijal za sigurnije i izdržljivije rješenje za pohranu energije.
Ukratko, budućnost litij-ionskih baterija leži u kontinuiranim inovacijama usmjerenim na poboljšanje sigurnosti, istovremeno istražujući alternativne tehnologije baterija. Strogi regulatorni standardi, zajedno s odgovornim praksama proizvođača i potrošača, važni su u osiguravanju sigurne upotrebe ovih uređaja za pohranu energije.
