يؤكد الخبراء أن جميع البطاريات خطرة، لكنهم يعتبرون ان بطارية الليثيوم الأخطر من بينها، لأسباب كثيرة منها انتشارها الواسع، مؤكدين ان أغلب الناس يخشون على سلامة الهاتف الذكي لو سقط من يدهم، في حين يجدر بهم أن يخشوا على سلامة بطارية الموبايل أكثر.
أشاروا كذلك إلى أن بطارية الليثيوم هي الأقوى لكنها الأقصر عمرا، سواء استعملها اصحابها أو تركوها في المخزن، لهذا هم ينصحون بفحص تاريخ انتاج البطارية قبل أي شيء آخر.
لا نريد التخويف ولكن كن حذرا
مع تطور الهواتف الذكية، يشهد العالم سباقا بين الشركات لتقديم هواتف بأفكار جديدة ومتطورة. وقد يكون هذا على حساب ابتكار بطاريات سريعة العطب والتعرض لعوامل الحر أو البرد. وقد تصل لدرجة الانفجار.
وقد سمعنا ورأينا وعايشنا كثير من تلك المشكلات. لكن يجب أن نعرف سبب تعرض تلك البطاريات لتلك المخاطر وكيف نتقيها؟
بداية، أن أي نوع من البطاريات لديه القدرة على الانفجار حتى وإن كانت بطاريات الليثيوم أيون، كلها تحمل مخاطر. ولا نقصد بذلك إخافتك من هاتفك الذي بين يديك، فمن المحتمل ألا تحدث تلك المشاكل معك أبداً. ولكن عليك معرفة مسببات تلك المشاكل والوقاية منها.
ألق نظرة على ذلك المقطع لبطاريات الليثيوم تحت التعرض للحرارة لمدة دقيقتين:https://www.youtube.com/embed/5maK2pMrNEE?rel=0&controls=0&showinfo=0
لكن خارج المختبر، كيف تنفجر هذه البطاريات في العالم الحقيقي؟ إليك تسلسل الأحداث التي تحدث داخل بطاريات ليثيوم أيون قبل وأثناء الانفجار:
◉ تبدأ إحدى مناطق البطارية بالسخونة الشديدة إما بسبب تماس أو “قفلة” في دائرة الشحن، أو بعض الأسباب الخارجية.
◉ يبدأ التفاعل الكيميائي داخل المنطقة الساخنة في توليد الحرارة وانتشارها في مناطق أخرى من البطارية تعرف باسم سخونة الالكتروليت.
◉ تتسبب تلك الحرارة في تمدد مادة الكهرل التي هي عبارة عن محلول مائي من حامض الكبريتيك ويتألف من أيونات الهيدروجين الموجبة. عندما تتمدد تلك المواد بسبب الحرارة تؤدي إلى انفجار غلاف البطارية.
◉ عندما يخرج هذا السائل من البطارية يكون ساخن جدا قابل للاشتعال وعادة ما يحرق أو يذوّب غلاف الهاتف المحيط أو يتسبب في ضرر أي شيء بجانبه.
إن هذا التفاعل المعروف باسم “الهروب الحراري” يبدو خطيرا ومروعا إلى حد ما، لكن توجد حقيقة واحدة تجعلك مرتاحا مطمئن البال وهي أن صانعي البطاريات يهتمون بجانب الأمن خاصة في صناعة بطاريات الليثيوم التي تقلل من احتمال حدوث مثل تلك الأضرار. ومن تلك الاحتياطات الأمنية:
◉ يتم إضافة مواد غير قابلة للاشتعال للاليكتروليت أو المواد التي تصنع منها البطارية حتى الطلاء.
◉ بناء دوائر كهربائية للحماية من تلك المخاطر وتعطلها والحيلولة بين مصدر الخطر ومناطق أخرى وخاصة إذا تجاوز ضغط الخلية الحدود الآمنة. ومن ذلك على سبيل المثال “الفيوز”.
◉ وجود فتحات أمان يتم من خلالها خروج الغازات إذا دخل الأمر حيز الخطر الحقيقي.
بالإضافة إلى ما سبق من الاحتياطات الأمنية فإنه توجد رسالة في الهاتف تخبرك بارتفاع درجة الحرارة وأن الهاتف لابد أن يغلق. أو حتى تتوقف البطارية عن العمل.
حالات تؤدي إلى انفجار البطاريات
إسقاط وتلف البطارية
إحدى المشكلات الخطيرة التي نتعرض لها يوميا هو سقوط الهواتف، ولا شك أن ذلك يؤثر سلباً على البطارية. فنحن نفكر في الضرر الذي حدث للهاتف أولاً وأخيراً وننسى أن هناك بطارية قد تتعرض للضرر أيضاً.
كيف يمكنك معرفة ما إذا كانت البطارية تالفة؟
ألق نظرة على البطارية، في حالة وجود أي من المشاكل الآتية فكر في استبدالها على الفور:
◉ الانتفاخ
◉ التشويه
◉ السخونة المتكررة.
إذا قمت بمراقبة بطاريتك وتجنب استخدامها وهي تحتوي على علامات التلف تلك فأنت في أمان.
1- درجات الحرارة والبيئة الحارة
في حين وجود ضمانات أمان في بطارية هاتفك، من المهم الحفاظ عليها بعيدا عن درجة الحرارة العالية في المقام الأول. ويجب العلم أن هناك أشياء طبيعية تجعل هاتفك يسخن فاستخدمها بحذر:
◉ تشغيل تطبيقات أو ألعاب ذات رسوميات مكثفة تضع حملا ثقيلا على معالج الرسوميات أو وحدة المعالجة المركزية.
◉ تطبيقات أو ويدجيت تعمل باستمرار وبدون توقف أثناء استخدام الهاتف أو عدم استخدامه.
◉ إذا كان اتصال الواي فاي أو البيانات الخلوية ضعيف. حيث يعمل الهاتف جاهداً للحصول على تغطية أو إشارة.
◉ المكالمات التي تستغرق وقتاً طويلاً.
كذلك العمل في بيئات أكثر حرارة وتعرض هاتفك لأشعة الشمس مباشرة، يعد هذا خطراً على الهاتف وبطاريته.
وإذا لم تتسبب العوامل السابقة في حدوث مخاطر، فيمكن أن تساهم في عملية التلف السريع للبطارية.
ويمكن أن تساهم عملية شحن الهاتف في ظل تلك الظروف إلى زيادة حدة المخاطر، وإلا فالهاتف يسخن بشكل طبيعي أثناء الشحن.
هناك عدة طرق للحفاظ على برودة الهاتف وتجنب تلك المشكلات:
◉ إزالة غطاء الهاتف عند الشحن.
◉ ابعد الهاتف عن أشعة الشمس كلما أمكنك ذلك.
◉ لا تترك هاتفك في السيارة وهي في الشمس.
◉ لا تشحن هاتفك وهو في جيبك أو تحت غطاء أو في مكان يحجز الحرارة.
◉ استخدام شاحن غير موثوق
إن استخدام ملحقات غير أصلية أو من مصادر غير موثوقة، فهذا بلا شك خطر جداً على هاتفك وبطاريته وإذا كنت تعمل على التوفير فشراء تلك المنتجات يبدد المال ويجعلك تخسر هاتفك أو على الأقل إحدى مكوناته الداخلية مما يضطرك للذهاب إلى مراكز الصيانة وإنفاق مال أكثر.
تعرض الهاتف للبلل
الليثيوم يحترق عند ملامسة الماء أو بخار الماء. فمع كون تلك البطاريات محكمة الغلق، وأصبحت الهواتف ضد الماء، إلا أنه ينبغي علينا الاحتراز لذلك.
ثقوب البطارية
يمكن إضافة تلك النقطة إلى السابقة فإن الليثيوم يتفاعل مع الماء والاكسجين على حد سواء، فإذا تعرضت البطارية إلى ذلك فسترى القليل من الدخان أو الرائحة الكريهة أو الانفجار الكامل. شاهد الفيديو التالي لمعرفة تأثير ثقب في البطارية.https://www.youtube.com/embed/XqaD2ktZkmo?rel=0&controls=0&showinfo=0
لذا نحذر مرة أخرى ينبغي عليك تفحص الهاتف بعد سقوطه جيدا
لاحظ: بطاريات الهواتف الذكية أصبحت آمنة بقدر كبير وما يحدث من حوادث انفجار للهواتف ما هي إلا حالات معدودة على أصابع اليد الواحدة، وهذا لا يمنع من أخذ الحيطة والحذر. حفظكم الله وإيانا بحفظه.
كيد كلنا بنستخدم موبايل طيب تعالوا نعرف 
كيف تعمل بطاريات الليثيوم & مزايا بطاريات الليثيوم ايون
كيف نجعل بطارية الليثيوم تدوم لفترات اطول &ما الاسباب التي تجعل البطارية ان تنفجر؟
الكاتب د.حازم سكيك مما لاشك فيه اننا نستخدم البطاريات بكثرة ويزداد اعتمدنا عليها كلما تقدمت التكنولوجيا اكثر فإكثر ففي الاعوام السابقة كنا نستخدم البطارية لتشغيل الالات الحاسبة والعاب الاطفال وأجهزة الراديو وهذه البطاريات المعروفة لدينا جميعا والتي نسميها البطاريات الجافة والتي تأتي بأحجام قياسية معروفة، ولكن مع تقدم الاجهزة التقنية مثل الكمبيوتر الكفي والكمبيوتر النقال وأجهزة الجوال واجهزة تشغيل الموسيقى MP3 .
اصبح اعتمادنا على البطاريات اكثر وخصوصا تلك التي يعاد شحها مرات ومرات، ولولا توفر هذا النوع من البطاريات التي يعاد شحنها لما قمنا باقتناء او استخدام هذه الاجهزة، فمثلاً لو كان عندك كاميرا رقمية وتستخدم فيها البطاريات العادية ووجدت انك تحتاج الى تغيير تلك البطاريات بمعدل كبير لترددت في استخدام الكاميرا.
كذلك الحال بالنسبة للجوال والكمبيوتر النقال تخيل انك تحمل حقيبة بها بطاريات احتياطية لتستبدل بها تلك التي تفرغ لاصبح العمل بهذه الطريقة مزعجاً.
كل هذه الاختراعات والاكتشافات اعتمدت على بطاريات يعاد شحنها مئات المرات دون ان تضعف او تبلى.
هذه البطاريات هي بطاريات الليثيوم ايون Lithium-ion Battery والتي تأتي باشكال واحجام البطاريات الجافة العادية وباشكال اخرى حسب الاجهزة التي تصنع من اجلها مثل بطاريات الجوالات وبطاريات الكمبيوتر لتناسب تصميم الجهاز وشكله.
إن بطاريات الليثيوم ايون هي شائعة الاستخدام جداً ويمكن ان تجدها في معظم الاجهزة التي تستخدمها ولعلك سمعت عزيزي القارئ على المشكلة التي تسببت في سحب نوع من اجهزة الكمبيوترات النقالة بسبب خلل في بطارية الليثيوم ايون. وتسببت في حرق جهاز الكمبيوتر مما كلف الشركة المستخدمة لها الملايين من الدولارات لاستبدلاها والشركة المنتجة تحملت الملايين من الدولارات ايضا لتعويض عن هذه الخسارة.
بطارية ليثيوم ايون لكمبيوتر نقال
والسؤال الذي يتبادر إلى اذهاننا الان ما الذي يجعل هذه البطارية بهذه القوة والطاقة وفي نفس الوقت من الممكن ان تسبب في الانفجار او الاشتعال. في هذه المقالة من كيف تعمل الاشياء سوف نقوم بشرح فكرة عمل بطاريات اعادة الشحن الليثيوم ايون وكيف نحافظ عليها لنتمكن من استخدامها بالشكل السليم لتدوم لدينا اطول فترة ممكنة.
مزايا بطاريات الليثيوم ايون
في البداية دعنا نوضح مزايا بطارية الليثيوم ايون:
- بطارية خفيفة الوزن بالمقارنة مع بطاريات اعادة الشحن مثل بطارية السيارة.
- والالكترود فيها مصنوع من مادة الليثيوم والكربون.
- يعتبر الليثيوم عنصر نشط بمعنى ان ذرات الليثيوم تخزن الطاقة في الروابط بينها ما يجعل هذه البطاريات ذات كثافة طاقة كهربية كبيرة.
فمثلا تستطيع بطارية الليثيوم ايون بكتلة تصل الى 1 كيلو جرام من الاحتفاظ بطاقة تصل إلى 150 وات للساعة، بينما بطاريات NiMH وهو نوع من بطاريات اعادة الشحن يستخدم معدن النيكل يمكنها ان تختزن 70 وات للساعة من الطاقة لنفس الكتلة.
وبطاريات اكسيد الرصاص تختزن 25 وات للساعة في الكيلو جرام. ولذلك نجد بطاريات السيارات تزداد كتلتها كلما تطلب الحصول على طاقة كهربية اكبر فمثلا للحصول على 100 وات للساعة من بطاريات اكسيد الرصاص نحتاج الى بطارية بكتلة 6 كيلو جرام. - تستطيع بطاريات الليثيوم ايون من الاحتفاظ بالشحنة اكثر من اي بطارية مشابهة.
فمثلا تفقد بطارية الليثيوم ايون 5% من شحنتها في الشهر بالمقارنة ببطاريات النيكل التي تفقد 20% من شحنتها في الشهر. - يمكن اعادة شحنها في اي وقت وليس مثل بعض البطاريات التي تتطلب تفريغها بالكامل لتتمكن من شحنها.
- تستطيع شحن وتفريغ البطارية مئات المرات قبل ان تتلف.
بطارية ليثيوم ايون لكاميرا فيديو
عيوب بطاريات الليثيوم ايون
بالرغم من كل تلك المزايا التي تحدثنا عنها الا انه يوجد بعض العيوب البسيطة وانلخصها في خمس نقاط:
- فترة حياة البطارية لا يزيد عن 3 سنوات من تاريخ التصنيع والانتاج سواءً استخدمت ام لم تستخدم.
- حساسة جداً للارتفاع في درجة الحرارة واذا عملت البطارية في درجات حرارة عالية فإن فترة حياتها يصبح اقل بكثير من الوضع الطبيعي.
- لايمكن الاستفادة من البطارية اذا تعرضت للتلف.
- سعرها مرتفع بالنسبة للبطاريات الأخرى.
- هناك احتمال ضعيف جداً ان يحدث خلل في تجميع البطارية مما يؤدي الى اشتعالها.
كل المزايا والعيوب سوف تصبح مفهومة اكثر اذا استكملنا الشرح التفصيلي أدناه.
التركيب الداخلي لبطارية الليثيوم ايون
تصنع بطاريات الليثيوم ايون بكافة الاشكال والاحجام، ولكن جميعها متشابه من حيث التركيب الداخلي.
فمثلا لو قمنا بفتح بطارية كمبيوتر نقال (غير محبذ ابدا ان تفعل هذا لان من الممكن حدوث تلامس لاسلاك يسبب اغلاق دائرة في البطارية فيتسبب ذلك في احتراقها) لوجدنا المكونات الداخلية للبطارية والموضحة في الشكل التالي:
التركيب الداخلي لبطارية ليثيوم ايون لكمبيوتر نقال ونلاحظ انها بطاريات مجمعة مع بعضها البعض وكل بطارية من تلك عبارة عن خلية (بطارية) ليثيوم ايون
مجموعة من خلايا الليثيوم ايون وهي عبارة بطاريات اسطوانية الشكل شبيهة ببطارية الالة الحاسبة والتي تعرف بـ AA.
مجس حراري دقيق لمراقبة درجة حرارة البطارية باستمرار.
دائرة لتحويل الجهد الكهربي ودائرة للتحكم فيه ولتوفير فرق جهد منتظم وثابت على طرفي الجهاز المراد تشغيله.
اطراف توصيل تسمح للطاقة ان تنتقل خارج البطارية للجهاز المراد تشغيله وكذلك يوجد اطراف توصيل لتبادل المعلومات من البطارية والجهاز ليتمكن من معرفة حالة البطارية والمقدار المتبقي من الطاقة ليعطي لك اشارة بان البطارية قاربت على الانتهاء.
قد تحتوي بعض البطاريات على مؤشر خاص بها لتفحص مقدار الطاقة المتبقية في البطارية بالضغط عليه.
يزود مجس الحرارة الكمبيورتر بدرجة الحرارة باستمرار، فإذا اصبحت درجة حرارة البطارية مرتفعة جداً اثناء الشحن أَو الإستعمال، فإن الكمبيوتر سيقوم بايقاف تدفق الطاقة إلى البطارية لتبريدها.
فمثلاً لو حاولت تشغيل كمبيوترك النقال في السيارة بعد ان تركته فترة في الشمس فإن الكمبيوتر لن يعمل حتى تبرد البطارية.
كما انه لو فرغت البطارية أو قلت الشحنة المختزنة بها إلى الحد المسموح به فإن البطارية ستتوقف فجأة عن العمل.
وفي الحقيقة ان الكمبيوتر يستهلك طاقته من البطارية نفسها ولهذا السبب فإن بطارية الليثيوم ايون تفقد 5% من طاقتها كل شهر عندما تكون غير مستخدمة ولذلك بنصح بفصل البطارية عن الجهاز في حالة عدم استخدامها لفترة طويلة.
خلايا الليثيوم ايون
كما لكل بطارية غلاف خارجي لها فإن بطارية الليثيوم ايون تحاط بغلاف من المعدن وهذا الغلاف المعدني ضروري لان محتويات البطارية تكون عند ضعغط اعلى من الضغط الجوي.
والغلاف يحتوي على امان خاص عندما ترتفع درجة حرارة البطارية ويزداد الضغط عن الحد المسموح به فإن فتحة صغيرة تفتح ليخرج منها الضغط الزائد. وتصبح البطارية بعد هذه الحالة عديمة الفائدة.
الغلاف المعدني يحتوي في داخله على ثلاثة رقائق ملفوفة في شكل حلزوني وهذه الرقائق هي
1 الالكترود الموجب
2 الالكترود السالب
3 العازل
هذه الطبقات الثلاثة مغمورة في محلول يعمل عمل المحلل الكهربي electrolyte وهذا المحلول في الغالب هو الاثير Ether.
اما العازل فهو مكون من شريحة رقيقة جداً من البلاستيك تعمل على عزل اللاكترود الموجب عن السالب بينما تسمح للأيونات بالمرور من خلاله.
الالكترود الموجب مصنوع من اكسيد كوبالت الليثيومLiCoO2 . والالكترود السالب مصنوع من الكربون.
وعندما يتم شحن البطارية فإن ايونات الليثيوم تتحرك خلال محلول الاثير من الالكترود الموجب الى الالكترود السالب وتلتصق بالكربونز وعند استخدام البطارية فإن ايونات الليثيوم تتحرك في الاتجاه المعاكس من الكترود السالب حيث كانت على الكربون الى الالكترود الموجب LiCoO2.
لاحظ اتجاه حركة ايونات الليثيوم في المحلل الكهربي اثناء عملية الشحن في الشكل على اليمين ولاحظ اتجاه حركتها في دائرة التفريغ اي عند توصيلها بالجهاز الكهربي لتشغيله في الشكل على اليسار
تحدث حركة ايونات الليثيوم هذه فرق جهد كبير بين الكاثود والانود وتنتج كل خلية 3.7 فولت. وهذا اكبر بكثير من 1.5 فولت التي تنتج من بطاريات الجافة العادية. وهذا ما يجعل بطارية الليثيوم تعطي فرق الجهد المطلوب منها وبحجم صغير مكن من استخدامه في الجوالات والاجهزة المتنقلة مثل اجهزة الكمبيوتر والكامير وغيره.
كيف نطيل عمر بطارية الليثيوم؟
=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-
ان بطارية الليثيوم ايون التي توجد في الكمبيوتر او تعتبر مكلفة وباهظة الثمن ومن المستحسن ان نحسن استخدامها لتدوم لاكبر فترة ممكنة وهنا بعض الافكار التي يجب ان تتبعها:
بطاريات الليثيوم ايون تفضل الشحن الجزئي عن الشحن الكلي اي يفضل عدم استخدام البطارية حتى تفرغ تماماً، وهذا يعود للكيمياء التي تعمل من خلالها لتزودنا بالطاقة الكهربية.
عمر بطارية الليثيوم ايون لا يزيد عن 3 سنوات حتى لو لم تقم باستخدامها، لذا لا تترك البطارية هكذا بدون استخدام معتقداً انك لو فعلت ستطيل عمرها إلى 5 سنوات فهذا للاسف لن يجدي، كما لو انك قررت شراء بطارية جديدة تأكد من تاريخ انتاجها.
ابتعد عن الحرارة فهي تقضي على البطارية فلا تترك اي جهاز يحتوي على بطارية ليثيوم ايون في سيارتك تحت اشعة الشمس.
لماذا تنفجر البطارية؟
عرفنا كيف نحاقظ على بطارية الليثيوم ايون ونجعلها تخدمنا لاكبر فترة ممكنة ولكن طالعتنا عدة تقارير اخبارية في الشهور الماضية عن احتراق بطاريات الليثيوم ايون المستخدمة في اجهزة الكمبيوتر النقال.
اذا ارتفعت درجة حرارة البطارية فإن هذا سوف يعمل عى اشعال المحلل الكهربي “الايثر” ويمكنك ان تشاهد العديد من الصور على الانترنت لحالات احتراق للبطارية داخل الجهاز.
و تشتعل النار في مكونات البطارية يحدث من خلال تلامس الالكترود الموجب مع الالكترود السالب وذلك بالرغم من وجود المادة البلاستيكية العازلة حيث من المحتمل ان تحدث بعض الثقوب في الطبقة العازلة ما ينتج عنه تلامس الاكترودين فتنتج حرارة كبيرة،
هذه الحالة يمكن تشبيهها ببطارية 9 فولت تم توصيل قطبيها باي سلك او حتى بتلامسهما لقطعة من النقود فترتفع درجة الحرارة ارتفاعاً ملحوظاً نتيجة للتيار الكبير الذي يسري عبر قطعة النقود.
وهذا ما يحدث تماما اذا حدث خلل في المادة العازلة عند تلامس الالكترودين ولكن الحرارة هنا تكون اشد لان هذا النوع من البطاريات يختزن طاقة كهربية اكبر بكثير من حالة البطارية 9 فولت. وقد تنطلق شرارة تعمل على اشعال محلول الايثر داخل البطارية وينتقل اللهب الى باقي خلايا الليثيوم ايون داخل البطارية.
يجب ان ننوه إلى ان حالات الاحتراق هذه نادرة الحدوث. ولكن حالة احتراق واحدة كفيلة ان تشعل كل وسائل الاعلام لتجعل منها خبر الموسم.
وفي النهاية ارجو ان تكون الفكرة الفيزيائة لبطاريات الليثيوم ايون التي تستخدمها دائما وخصوصا في جهاز جوالك او في كمبيوترك النقال لتعلم كيف يمكن ان تستفيد من البطارية بالشكل المناسب.
