Почему взрываются аккумуляторы: разгадка ученых после быстрой зарядки

Давайте сразу расставим точки над i: ваш бензиновый автомобиль с гораздо большей вероятностью вспыхнет, чем электромобиль — статистика говорит, что шансы выше почти в 30 раз. Но вот загвоздка: когда новостные ленты вдруг пестрят сообщениями о возгорании припаркованного «тихого» электрокара, это заставляет нас нервно ерзать. Почему же батарея, которая должна просто мирно отдыхать, вдруг решает устроить фейерверк? Ученые из Беркли, кажется, нашли разгадку, и она кроется в том, как мы заряжаем свои «железные кони».

Так почему же они всё-таки загораются? Пусть и редко, но случается. Неужели эту угрозу нельзя полностью устранить? Исследователи бьются над этим, и их главный подозреваемый — наша любимая быстрая зарядка. Странно, правда? Казалось бы, технология будущего, а создает проблемы из прошлого.

Физикам давно знаком зловещий термин «тепловой разгон» — это цепная реакция, когда батарея сама себя разогревает до катастрофы. Но долгое время оставалось загадкой: почему эта реакция стартует, когда машина уже стоит с выключенным зажиганием? Просто не было «глаз», чтобы заглянуть внутрь спящего аккумулятора. Теперь такие глаза появились.

Используя продвинутую методику — что-то вроде рентгеновского «прямого эфира» для батареи (ученые называют это «операндо рентгеновской микротомографией»), команда из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли и Калифорнийского университета в Беркли смогла увидеть невидимое. Они обнаружили, что после быстрой зарядки внутри «отдыхающей» батареи могут бушевать мощные локальные токи — и это прямой путь к тепловому разгону.

Откуда ток в выключенной батарее? Разбираемся в парадоксе

Почему взрываются аккумуляторы: разгадка ученых после быстрой зарядки

«Мы впервые получили 3D-карту в реальном времени, которая показывает, что творится с зарядом на уровне отдельных частиц внутри батареи после зарядки», — с понятным энтузиазмом комментирует Ниташ П. Балсара, ведущий автор исследования. Это прорыв, который меняет правила игры.

Давайте на пальцах. В литий-ионном аккумуляторе есть графитовый анод. При медленной зарядке ионы лития аккуратно, как гости в отеле, размещаются между слоями графита. Но когда мы торопим события и включаем быструю зарядку, ионы лития начинают вести себя как толпа на распродаже — они осаждают поверхность графита, образуя слой металлического лития.

«То, что происходит после быстрой зарядки, когда батарея якобы отдыхает, — загадка», — признается Балсара. Но их новый метод позволил получить ключи к этой загадке.

Обычный вольтметр вас обманет: он покажет, что в отключенной батарее общий ток равен нулю. Всё спокойно. Но томограф ученых увидел другую картину. После 10-минутной быстрой зарядки, внутри, на микроуровне, бушуют локальные токи невероятной силы.

Аппарат смог точно вычислить «бунтовщиков» — частицы-выбросы, которые генерировали плотность тока до 25 миллиампер на квадратный сантиметр. Для понимания масштаба: плотность тока, необходимая для самой этой 10-минутной зарядки, была всего 18 миллиампер. Представьте: внутри «спящей» батареи токи оказались мощнее, чем во время её активной зарядки!

Есть и хорошая новость: эти внутренние бури утихают примерно через 20 минут покоя. Но, друзья мои, ясно одно: быстрая зарядка — это не просто удобная опция. Это сложный процесс, который оставляет после себя невидимый «электромагнитный хвост», способный на сюрпризы. Предстоит еще много работы, чтобы создать по-настоящему безопасные протоколы. А пока, может, стоит иногда давать своей батарее время на медленный, вдумчивый заряд? Пища для размышлений.