De ce ar putea exploda o baterie de telefon: un aspect mai profund

Recent, un caz a fost raportat de către 9to5Mac, în care un biciclist a suferit arsuri de gradul al treilea la picior din cauza focului său iPhone 6. Știrile despre acumulatorii spontan de la bateriile de telefon nu sunt nimic nou, fiind acoperite pe larg înainte, împreună cu câteva fotografii oribile ale victimelor arse. Cu toate acestea, aerul nu este clar și vom încerca să explicăm fenomenul științific real care duce la explozii minus oricare dintre fotografiile care v-ar putea face greață.

Tehnologia de bază a bateriei din smartphone-ul nu a înregistrat niciun avans de ultimă oră în ultimele două decenii, dar tot ceea ce-l înconjoară a progresat salturi și limite. De la gestionarea bateriei, la metodele de încărcare până la cablurile cu CI integrate, alimentăm bateriile noastre în cel mai sofisticat mod de azi.

Așadar, se pune întrebarea, de ce nu putem împiedica aceste blestemate baterii să se înfășoare pe ei înșiși și orice în apropiere în fum și flăcări? Ei bine, pentru a răspunde la această întrebare, trebuie să ne scufundăm în știința liceului, nu la nivelul gâtului, ci la nivelul taliei.

Bateriile cu ioni de litiu sunt „strânse”

Structura bateriei Li-ion joacă un rol foarte important în înțelegerea de ce bateriile cu ioni de litiu vin cu atâtea avertismente. După cum se arată în imaginea de mai jos, Anode & Cathode, cele două componente de bază ale bateriei sunt sub formă de coli. O foaie poroasă „Separator” este prezentă între cele două pentru a preveni scurtcircuitul. Această întreagă combinație de Anode-Separator-Catod este stivuită de mai multe ori în grosimea de câțiva mm a bateriei dvs. de smartphone-uri medii.

O astfel de ambalare strânsă permite o capacitate de câteva mii mAh în doar câteva mm grosime, dar este, de asemenea, o rețetă inevitabilă pentru dezastru, după cum vom vedea în curând.

The Bane: Runaway termic

În orice baterie, dacă anodul și catodul vin în contact direct unul cu celălalt, se produce un scurtcircuit. Acest lucru este rău pentru baterie, deoarece crește temperatura internă a bateriei. Și în cazul bateriilor Li-ion, este mai rău, deoarece acesta începe un ciclu de auto-descărcare, crescând în continuare temperatura. Aceasta se numește „Runaway termic”. Iar acest lucru acționează ca un precursor al exploziilor.

Aici, structura strâns ambalată a bateriilor cu ioni de litiu este propriul său inamic, întrucât anodul-catod este ținut separat doar de un separator foarte subțire. De asemenea, densitatea energetică ridicată a bateriilor Li-ion acționează ca combustibil pentru incendiu, odată ce termica Runaway începe.

Motivele principale pentru care ar putea exploda

Aceste gaze generate provoacă acumularea presiunii în interiorul bateriei care duce în final la o explozie.

Scurtcircuitul într-o baterie nu se produce de la sine. Sunt responsabili o serie de factori, de la procesul de fabricație până la factori externi, precum încărcarea și mediul de lucru, care sunt descriși mai jos.

Defecte de fabricare

În primul rând în lista de cauze care face ca bateria dvs. să funcționeze mai mult, este mai lent în ceea ce privește calitatea și procesul de fabricație. Aceasta este, de asemenea, cauza dominantă, care răspunde faptului că bateriile și telefoanele mai ieftine sunt mai susceptibile la aceasta. Deși fabricarea unei celule Li-ion nu este o știință a rachetelor, trebuie totuși menținut un anumit nivel de QC, deoarece materialele implicate sunt periculoase și instabile (litiu).

Bateriile mai ieftine folosesc, în general, un Separator de calitate inferioară, care se degradează rapid, provocând un scurtcircuit. Astfel de baterii nu sunt asamblate în medii curate, ceea ce determină depunerea particulelor în jurul terminalelor, ceea ce duce la scurtcircuitare. Carcasa externă nu este, de asemenea, la limita marcajului și este inadecvată pentru a susține forțele și impacturile contondente.

Practici de încărcare

Păstrați telefonul pentru încărcare peste noapte sau scurgeți-l până la 1%? Dacă faceți aceste două lucruri, nu vă faceți griji, nu vă va face telefonul prăjit, ci va afecta numai sănătatea bateriei în timp. Bateriile Li-ion sunt pașnice între 3, 7 și 4, 2 volți, dar încărcarea lor peste 5 volți sau descărcarea lor sub 3, 2 volți le va provoca.

Toate smartphone-urile de astăzi au încorporat circuite pentru a evita tensiunea care să depășească limitele, dar din nou în versiuni mai ieftine și non-standard, aceste circuite sunt mai întâi caput. Încărcătoarele non-standard sunt, de asemenea, la fel de periculoase, cu atât mai mult cu cât implică alimentarea cu rețea, care poate fi letală pentru tine, precum și bateria.

Utilizatori iPhone: Avem un ghid dedicat pentru încărcarea iPhone-urilor în mod corect.

Vătămare corporală

Dacă ne uităm la istoricul cazurilor pentru telefon prăjit, cauza principală este considerată, în general, bateria telefonului nefiind standardă sau falsă. Dar, având în vedere că iPhone este vinovatul în cazul de față, putem exclude acest lucru. Ceea ce pare a fi cauza probabilă este impactul dur din cădere, ceea ce duce la ruperea separatorului și a scurtcircuitului pe scară largă. De aceea, vi se recomandă să nu vă ciocniți telefonul în stare de furie.

Baterie

În cele din urmă, ar trebui spus un pic și despre căldură. O baterie perfectă, de înaltă calitate, va suferi, de asemenea, termic Runaway dacă temperatura externă rămâne peste 60 de grade Celsius pentru o perioadă îndelungată. Evitați așezați telefonul lângă șeminee, încălzitoare de cameră sau la soare pentru o perioadă îndelungată.

Următorul tabel din BatteryUniversity vă îndrumă cu privire la temperaturile sigure.

Dar de ce explozia?

Fără a intra mai mult în chestii tehnice, când, din oricare dintre motivele de mai sus, apare Runaway termic, căldura din interiorul bateriei crește. Mai mult, datorită fenomenului inerent al Runaway, căldura din interior poate ajunge până la 150 de grade Celsius (302 F).

La această temperatură separatorul dintre foi se topește, provocând scurtcircuite la o scară mai mare.

Separatorul de topire și electrolitul supraîncălzit suferă câteva reacții chimice super complexe producând unele gaze. Aceste gaze generate provoacă acumularea presiunii în interiorul bateriei care duce în final la o explozie. Dar acesta nu este întotdeauna rezultatul, uneori bateria ar putea doar să se încărce și să se defecteze.

1. Folosiți un halon, un înlocuitor Halon sau un stingător de apă pentru a stinge focul și a preveni răspândirea acestuia la materiale suplimentare inflamabile.

2. După stingerea incendiului, goliți dispozitivul cu apă sau alte lichide nealcoolice pentru a răci dispozitivul și pentru a împiedica celulele suplimentare ale bateriei să nu mai ajungă.

Și în orice caz nefericit, o anumită baterie din vecinătatea dvs. decide să înceapă autocombustia, trebuie să urmați sfatul de mai sus de la FAA (fișier PDF) pentru a stinge focul.

Deci, ce am învățat?

Un lucru pe care îl putem concluziona este că bateriile și componentele secundare joacă un rol major în defecțiuni. Încărcătoare și cabluri ieftine sunt, de asemenea, la fel de responsabile. Dar menținerea telefonului conectat timp îndelungat nu va cauza acest lucru. Și bateriile care deteriorează în mod intenționat, ei bine sunt cei din categoria Idiots at Work despre care nu se poate face nimic. De asemenea, fiecare funcționare defectuoasă a bateriei nu se transformă în TNT, unii se potrivesc, scurge sau nu mai funcționează.

Sper ca acest explicator să fi răspuns la întrebarea din titlu, științific. Dacă aveți și mai multe întrebări arzătoare, nu ezitați să ne pingem prin comentarii. Încărcare fericită și sigură.

CITEȘTE ȘI: Poate o bancă de energie portabilă să-ți salveze vacanța ca și cum a salvat-o pe a mea?