Рентген и инфракрасные камеры помогли ученым впервые детально изучить процесс взрыва литий-ионного аккумулятора в мобильном телефоне, в ходе которого внутренности батареи разогреваются до тысячи градусов Цельсия, и раскрыть механизм его зарождения, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

«Конечно, те разрушения, которые мы увидели, вряд ли могут произойти при нормальной эксплуатации гаджетов, так как мы специально держали батареи в условиях, далеко выходящих за рамки безопасности. Мы надеемся, что наш метод и полученные нами данные помогут производителям аккумуляторов оценить их безопасность для здоровья пользователей и улучшить их конструкцию», — заявил Пол Ширинг (Paul Shearing) из университетского колледжа Лондона (Великобритания).

Ширинг и его коллеги смогли выяснить, какие процессы происходят внутри литий-ионных аккумуляторов во время их перегрева и что приводит к их взрыву, наблюдая за внутренностями нескольких батарей производства LG при помощи специального рентгеновского томографа, способного получать снимки со скоростью 1250 кадров в секунду.

Постановка эксперимента была очень простой – ученые заряжали аккумулятор на 100%, вставляли его в муляж телефона и нагревали всю эту конструкцию до 250 градусов Цельсия при помощи тепловой пушки.

Буквально через 10 секунд после выключения пушки температура внутри батареи начинала расти, и через две минуты она взрывалась, выбрасывая струю раскаленного газа и расплавленных внутренностей аккумулятора.

Как показали снимки с томографа, батареи взрывались из-за того, что внутри них возникали серии коротких замыканий, в ходе которых внутри батареи появлялись пузырьки газа, ее спиральные слои разрушались, и выделялось большое количество энергии, еще больше нагревавших батарею и вызывавших новые замыкания.

В конечном итоге все внутренности батареи расплавлялись, и температура внутри корпуса достигала отметки в тысячи градусов Цельсия, о чем свидетельствовало то, что медные компоненты внутри аккумуляторов были расплавлены.

По словам ученых,

меньше всего пострадали те батареи, в центре которых находился стальной стержень, который производители вставили в них для усиления их механической прочности. Такие аккумуляторы взорвались, но не потеряли своей формы, что сделало их более безопасными для человека по сравнению с батареями без стержня, чья крышка была полностью сорвана потоком газов и чьи внутренности практически полностью покинули защитную емкость.

Как надеются Ширинг и его коллеги, подготовленные ими видеоролики и собранные данные помогут аккумуляторным компаниям улучшить конструкцию литий-ионных аккумуляторов и сделать их безопасными как для питаемых приборов, так и для их пользователей.

Помимо стального стержня в центре, их безопасность можно улучшить, по словам физиков, улучшив теплоотвод и систему распределения тепла внутри защитной емкости.