Perché esplodono le batterie agli ioni di litio?

Mentre le batterie agli ioni di litio sono, nel complesso, incredibilmente sicure, molto raramente prendono fuoco o esplodono. Quando succede, come nel caso del Samsung Galaxy Note 7 fiasco o del recente richiamo del laptop HP, è sempre una grande novità. Quindi cosa sta succedendo e perché le batterie a volte si esauriscono in modo anomalo? Scopriamolo.

RELAZIONATO: HP sta richiamando alcuni modelli di laptop a causa della leggera fusione della batteria

Le batterie ricaricabili agli ioni di litio, il tipo di batteria che si trova all'interno del tuo laptop, telefono, tablet e praticamente ogni altro gadget moderno che possiedi, così come le auto elettriche e gli aeroplani, sono responsabili della rivoluzione dei dispositivi portatili. Senza batterie agli ioni di litio, non sarei in grado di scrivere questo articolo seduto in una caffetteria; invece, dovrei essere sempre collegato a una fonte di alimentazione.

Cosa c'è dentro una batteria agli ioni di litio?

Per capire perché a volte le batterie agli ioni di litio si guastano, devi sapere cosa succede sotto il cofano. All'interno di ogni batteria agli ioni di litio, ci sono due elettrodi – il catodo caricato positivamente e l'anodo caricato negativamente – separati da un sottile foglio di plastica “microperferita” che impedisce ai due elettrodi di toccarsi. Quando si carica una batteria agli ioni di litio, gli ioni di litio vengono spinti dall'elettricità dal catodo, attraverso le microperferenze nel separatore e un fluido elettricamente conduttivo e verso l'anodo. Quando la batteria si scarica, accade il contrario con gli ioni di litio che fluiscono dall'anodo verso il catodo. Questa è la reazione che alimenta il tuo laptop.

Le batterie piccole, come quelle che si trovano negli smartphone, di solito hanno una sola cella agli ioni di litio. Le batterie più grandi, come quelle dei laptop, normalmente hanno tra le 6 e le 12 celle agli ioni di litio. Le batterie di auto elettriche e aerei possono contenere centinaia di celle.

Cosa fa esplodere una batteria agli ioni di litio?

La cosa che rende così utili le batterie agli ioni di litio è ciò che dà loro anche la capacità di prendere fuoco o esplodere. Il litio è davvero ottimo per conservare energia. Quando viene rilasciato come una goccia, alimenta il tuo telefono tutto il giorno. Quando viene rilasciato tutto in una volta, la batteria può esplodere.

La maggior parte degli incendi e delle esplosioni della batteria agli ioni di litio si riduce a un problema di corto circuito. Ciò accade quando il separatore di plastica si guasta e fa toccare l'anodo e il catodo. E una volta che quei due si uniscono, la batteria inizia a surriscaldarsi.

Esistono diversi motivi per cui il separatore può fallire:

• Difetti di progettazione o fabbricazione errati: La batteria è mal progettata, come con il Galaxy Note 7. In tal caso, non c'era spazio sufficiente per gli elettrodi e il separatore nella batteria. In alcuni modelli, quando la batteria si espandeva leggermente mentre si caricava, gli elettrodi si piegavano e causavano un corto circuito. Anche una batteria ben progettata può guastarsi se il controllo di qualità non è sufficientemente stretto o c'è qualche difetto nella produzione.
• Fattori esterni: Il calore estremo è quasi garantito per causare un guasto. Le batterie lasciate troppo vicine a una fonte di calore o intrappolate in un incendio sono note per esplodere. Un altro fattore esterno può causare il fallimento di una batteria agli ioni di litio. Se si rilascia il telefono troppo forte (o troppe volte), è possibile che si danneggi il separatore e si tocchino gli elettrodi. Se forate la batteria (o per errore o deliberatamente), quasi sicuramente causerete un corto circuito.

RELAZIONATO: Cosa fare quando il telefono o il laptop ha una batteria gonfia

• Problemi con il caricabatterie: Un caricabatterie mal fatto o mal isolato può anche danneggiare una batteria agli ioni di litio. Se il caricabatterie si mette in cortocircuito o genera calore vicino alla batteria, può causare abbastanza danni da causare guasti. Questo è il motivo per cui consigliamo di utilizzare solo caricabatterie ufficiali (o quantomeno quelli di alta qualità di marchi rinomati). Le batterie agli ioni di litio hanno protezioni integrate per impedire il sovraccarico. Sebbene molto raro, se queste precauzioni di sicurezza falliscono, il sovraccarico è un buon modo per surriscaldare una batteria.
• Runaway termico e celle multiple: Sebbene non rilevante per le batterie a cella singola come quelle che si trovano nella maggior parte degli smartphone (l'iPhone X ha in realtà due celle), solo una cella della batteria deve guastarsi affinché l'intera batteria funzioni. Una volta che una cella si surriscalda, si ottiene un effetto domino chiamato “fuga termica”. Per batterie con centinaia di celle, come quelle della Tesla Model S, la fuga termica ha il potenziale per essere un grosso problema.

Anche se esaminando il motivo per cui la batteria a volte si guasta dipinge un'immagine spaventosa, le batterie agli ioni di litio sono una tecnologia sicura e matura. Il fatto che sia sempre una novità quando una batteria esplode inaspettatamente mostra quanto sia raro un evento di quei grandi guasti. I produttori di batterie mettono in atto molte misure di sicurezza per evitare che le batterie si guastino o almeno mitigano il danno che un guasto può causare.

Credito fotografico: wk1003mike / Shutterstock.com.