Všetko, čo potrebujete vedieť o li-ion batériách

V posledných rokoch sme boli svedkami enormného rozšírenia sortimentu elektrických zariadení na batérie. Najskôr pomaly pribúdali mobilné telefóny, tablety, neskôr hodinky, kolobežky, autá, bicykle. Život bez chytrých zariadení si už ani nevieme predstaviť. Žiaľ, nie vždy sme schopní udržať krok s technológiami a prispôsobiť im aj okolie. Dôkazom tohto sú aj nedávne udalosti ako výbuchy kolobežiek v SPP či na Ministerstve hospodárstva. 

Začiatky využívania batérií

Určite každý z vás pozná obyčajné „tužkové“ batérie, ktoré sa po vybití vyhadzujú. Práve tomuto sa chcelo zabrániť a začali sa vyrábať rôzne nabíjateľné batérie. Najprv to boli batérie na báze olova, neskôr sa začali používať aj iné, menej škodlivé kovy. Veľkým objavom boli lítiovo-iónové batérie (označované ako Li-Ion alebo Li). Väčšia výdrž, nízka miera samo-vybíjania, lepšie vlastnosti pri opakovanom nabíjaní, vyššia účinnosť, väčší rozsah pracovných teplôt a tak ďalej. Úplne skvelý vynález! Rastúci dopyt však so sebou priniesol aj isté nebezpečenstvá. 

O tom, že batérie sú nebezpečné, svedčí aj to, že majú svoje samostatné miesto v ADR – čo je európska dohoda o preprave nebezpečného tovaru. Rozlišuje sa, či kamión preváža len batérie, alebo preváža zariadenia, ktorých súčasťou sú tieto batérie. Sú stanovené opatrenia podľa spôsobu balenia a množstva batérií. Dokonca v niektorých prípadoch batérií pri veľkých množstvách platí zákaz prepravy v tuneloch.

Nebezpečenstvá sa týkajú všetkých Li-ion batérií, no samozrejme, je omnoho väčšie riziko pri väčších batériách, ktoré dodávajú energiu napr. kolobežkám, e-bicyklom, e-skútrom a podobne. Preto treba aj niektoré odporúčania čítať s vedomím, že sa týkajú najmä týchto väčších batérií. Samozrejme, aj menšie batérie môžu narobiť neplechu, no pravdepodobnosť je omnoho menšia a nenarobia toľko škody. 

Nebezpečné pre batérie je zaobchádzanie, pri ktorom sú vystavené:

• Mechanickému poškodeniu – môžu spôsobiť vnútorný skrat
  •  spôsobené pádmi, otrasmi (napr. pri nešetrnej jazde na kolobežke, ktorá na to nie je stavaná)
  •  poškodenie plášťa batérie, deformácie tvaru,
• Tepelnému zaťaženiu – kvôli skratu, vonkajšiemu zahrievaniu
  •  vyvarovať sa nabíjaniu/ukladaniu batérií v blízkosti zdrojov tepla (ohrievače, radiátory, kozuby, pece a pod.)
  •  Batérie by nemali byť priamo vystavené slnečnému žiareniu – radšej nabíjať/ukladať na tmavých miestach
• Preťaženiu prúdom – ak nabíjačka ani ochranné časti obvodov nezastavia prívod v procese nabíjania, do článkov sa bude dostávať stále viac prúdu. Okrem toho, že je to škodlivé pre samotnú batériu a znižuje to jej životnosť, počas tohto preťaženia sa nadbytočná energia premieňa na teplo. 

Aké riziká prináša využívanie nedbalé zaobchádzanie s batériami? 

Otázka, na ktorú je veľmi jednoduché nájsť odpoveď. Okrem nespočetného množstva videí v online priestore, ktoré zachytávajú výbuchy a požiare batérií, sme sami boli prednedávnom svedkami výbuchu batérií z kolobežiek.

Spojenia jednotlivých článkov môžu byť narušené otrasmi z nesprávnej jazdy, prípadne mohol nejaký tenký ostrý predmet prepichnúť článok batérie, stačí aj prehriatie batérie na priamom slnku, zvlhnuté články a podobne. Všetky tieto poškodenia spolu s preťažením prúdu vedú ku zohrievaniu článkov, ktoré je veľmi nebezpečné, pretože môže nastať nekontrolovateľné tepelná reakcia (angl. názov „thermal runaway“). 

Ak už ku tomuto javu dôjde, niet cesty späť. Teplo vyprodukované jedným článkom batérie poškodzuje susediace články a tie začnú tiež vytvárať teplo. Ide o reťazovú reakciu, ktorá sa nedá nijako zastaviť. Pri nekontrolovateľnom zohrievaní článkov môže teplota v batérii dosiahnuť 600 °C. Pri takejto teplote sa zväčšuje objem elektrolytu, ktorý naruší obal batérie a začne dymiť. Vytvorí sa diera v obale batérie, dym začne rýchlo unikať a z batérie môže šľahať plameň. Prípadne, keď sa dymu nahromadí dostatok v nevetranom priestore, môže spôsobiť výbuch.

Čím viac energie je v batérii uloženej, tým väčšie teplo sa môže vytvárať a tým spôsobiť väčšie škody. Okrem horľavosti je tento dym aj toxický, teda jedovatý. Preto je dobré vôbec nevstupovať do miestností, kde už takýto požiar nastal. Prípadne, ak požiar nie je ešte veľmi rozšírený a je možné dymiacu batériu premiestniť, je vhodné chrániť dýchacie cesty napr. respirátormi. 

Čo ste možno nevedeli?

Aj po uhasení plamenného horenia batérie je stále možné, že aj po dlhej dobe vznikne opätovný požiar. Ide predsa len o nekontrolovateľnú reakciu – môže v menšej miere stále prebiehať a neskôr sa rozšíriť. Najbezpečnejšie je horiacu batériu „odložiť“ na minimálne 24 hodín, a potom skontrolovať termokamerou, či v jej vnútri ešte prebiehajú tepelné reakcie.