Dlaczego bateria telefonu może eksplodować: głębszy wygląd

Ostatnio zgłoszono przypadek 9to5Mac, w którym rowerzysta doznał oparzeń trzeciego stopnia na nogę, ponieważ jego iPhone 6 zapalił się. Wiadomość o spontanicznie łapiących baterie telefonach nie jest niczym nowym, obszernie omówionym wcześniej wraz z kilkoma przerażającymi zdjęciami spalonych ofiar. Powietrze nie jest jednak jasne i postaramy się wyjaśnić rzeczywiste zjawisko naukowe, które prowadzi do eksplozji minus którekolwiek z tych zdjęć, które mogą spowodować mdłości.

Podstawowa technologia baterii w smartfonie nie doświadczyła przełomowego postępu w ciągu ostatnich dwóch dekad, ale wszystko wokół niej postępuje skokowo. Od zarządzania baterią, poprzez metody ładowania, aż po kable z wbudowanymi układami scalonymi - zasilamy nasze akumulatory w najbardziej wyrafinowany sposób.

Nasuwa się pytanie, dlaczego nie możemy powstrzymać tych cholernych baterii przed ogniem i płomieniami? Aby odpowiedzieć na to pytanie, musimy zagłębić się w naukę w liceum, a nie w szyję, ale w talii.

Akumulatory litowo-jonowe są „napięte”

Struktura akumulatora litowo-jonowego odgrywa bardzo ważną rolę w zrozumieniu, dlaczego akumulatory litowo-jonowe mają tak wiele ostrzeżeń. Jak pokazano na poniższym obrazku, Anoda i katoda, dwa podstawowe elementy baterii są w postaci arkuszy. Porowaty arkusz „Separator” jest obecny między nimi, aby zapobiec zwarciu. Ta cała kombinacja separatora anodowego-katody jest układana kilka razy w kilku mm grubości przeciętnej baterii smartfona.

Takie szczelne pakowanie pozwala na kilka tysięcy mAh pojemności w zaledwie kilku mm grubości, ale jest również nieuniknioną receptą na katastrofę, którą wkrótce zobaczymy.

The Bane: Thermal Runaway

W każdej baterii, jeśli anoda i katoda wchodzą w bezpośredni kontakt ze sobą, następuje zwarcie. Jest to złe dla baterii, ponieważ zwiększa wewnętrzną temperaturę baterii. W przypadku akumulatorów litowo-jonowych jest gorzej, ponieważ rozpoczyna się cykl samorozładowania, co jeszcze bardziej zwiększa temperaturę. Nazywa się to „ucieczką termiczną”. A to działa jako prekursor eksplozji.

Tutaj ściśle upakowana struktura akumulatorów litowo-jonowych jest jego własnym wrogiem, ponieważ anoda-katoda jest trzymana oddzielnie przez bardzo cienki separator. Również wysoka gęstość energii akumulatorów litowo-jonowych działa jak paliwo dla ognia, gdy rozpocznie się ucieczka termiczna.

Główne powody, dla których może wybuchnąć

Te generowane gazy powodują narastanie ciśnienia wewnątrz baterii, co ostatecznie prowadzi do wybuchu.

Zwarcie w baterii nie występuje samoistnie. Odpowiedzialnych jest szereg czynników, począwszy od procesu produkcyjnego, a skończywszy na czynnikach zewnętrznych, takich jak ładowanie i środowisko pracy, które omówiono poniżej.

Wady produkcyjne

Po pierwsze, na liście przyczyn, które sprawiają, że boom na akumulator jest luźny w jakości i procesie produkcyjnym. Jest to również dominująca przyczyna, która odzwierciedla fakt, że tańsze baterie i telefony są na to bardziej podatne. Chociaż wytwarzanie ogniwa litowo-jonowego nie jest nauką rakietową, nadal należy utrzymywać pewien poziom kontroli jakości, ponieważ zaangażowane materiały są niebezpieczne i niestabilne (lit).

Tańsze akumulatory zwykle wykorzystują separator gorszej jakości, który ulega szybkiemu pogorszeniu, powodując zwarcie. Takie baterie nie są również montowane w czystych środowiskach, powodując osadzanie się cząstek wokół końcówek, co prowadzi do zwarcia. Zewnętrzna obudowa również nie spełnia swoich oczekiwań i jest niewystarczająca, aby wytrzymać tępe siły i uderzenia.

Praktyki ładowania

Trzymanie telefonu do ładowania przez noc lub opróżnianie go do 1%? Jeśli zrobisz obie te rzeczy, nie martw się, to nie sprawi, że Twój telefon będzie opiekany, ale z czasem wpłynie na zdrowie baterii. Akumulatory litowo-jonowe są spokojne w zakresie od 3, 7 do 4, 2 V, ale ładowanie ich powyżej 5 woltów lub rozładowanie poniżej 3, 2 V spowoduje ich spowolnienie.

Wszystkie dzisiejsze smartfony mają wbudowane obwody, aby zapobiec przekroczeniu limitów napięcia, ale znowu w tańszych i niestandardowych wersjach, obwody te są najpierw kaputami. Nietypowe ładowarki są równie niebezpieczne, tym bardziej, że obejmują zasilanie sieciowe, które może być śmiertelne zarówno dla użytkownika, jak i baterii.

Użytkownicy iPhone'a: Mamy specjalny przewodnik po ładowaniu iPhonów we właściwy sposób.

Obrażenia fizyczne

Jeśli spojrzymy na historię smażonych etui na telefony, główną przyczyną jest zazwyczaj bateria telefonu niestandardowa lub fałszywa. Ale widząc, że iPhone jest sprawcą w niniejszej sprawie, możemy to wykluczyć. Prawdopodobną przyczyną jest trudne uderzenie upadku, które prowadzi do pęknięcia separatora i zwarcia na dużą skalę. Dlatego radzimy nie uderzać telefonu w napad wściekłości.

Niszczyciel baterii

Wreszcie, trochę też należy powiedzieć o upale. Akumulator o doskonałej jakości i wysokiej jakości również ulegnie termicznemu ucieczce, jeśli temperatura zewnętrzna pozostanie powyżej 60 stopni Celsjusza przez dłuższy czas. Unikaj więc umieszczania telefonu w pobliżu kominków, grzejników lub na słońcu przez dłuższy czas.

Poniższa tabela z BatteryUniversity prowadzi Cię w sprawie bezpiecznych temperatur.

Ale dlaczego eksplozja?

Bez wchodzenia w sprawy techniczne, gdy z powodu jednego z powyższych powodów wystąpi niekontrolowany wzrost temperatury, ciepło wewnątrz baterii wzrasta. Ponadto, ze względu na nieodłączne zjawisko niekontrolowanej pracy, ciepło wewnątrz może osiągnąć do 150 stopni Celsjusza (302 F).

W tej temperaturze separator między arkuszami topi się, powodując zwarcie na większą skalę.

Separator topnienia i super podgrzany elektrolit przechodzą pewne złożone reakcje chemiczne, w wyniku których powstają gazy. Te generowane gazy powodują narastanie ciśnienia wewnątrz baterii, co ostatecznie prowadzi do wybuchu. Ale to nie zawsze jest wynikiem, czasami bateria może po prostu wybrzuszać się i zawodzić.

1. Użyj gaśnicy Halon, Halon lub gaśnicy wodnej, aby ugasić pożar i zapobiec jego rozprzestrzenianiu się na dodatkowe materiały łatwopalne.

2. Po ugaszeniu pożaru zgasić urządzenie wodą lub innymi płynami bezalkoholowymi, aby schłodzić urządzenie i zapobiec przedostaniu się dodatkowych ogniw akumulatora do ucieczki termicznej.

I w każdym nieszczęśliwym wypadku jakaś bateria w twoim sąsiedztwie decyduje się na rozpoczęcie samozapłonu, powyższa rada z FAA (plik PDF) powinna być przestrzegana, aby zgasić ogień.

Czego się nauczyliśmy?

Jedną z rzeczy, które możemy wyciągnąć, jest to, że akumulatory i podzespoły poniżej par odgrywają główną rolę w niepowodzeniach. Równie odpowiedzialne są tanie ładowarki i kable. Ale utrzymywanie telefonu podłączonego przez dłuższy czas nie spowoduje tego. I celowo niszczące baterie, a także te, które należą do kategorii Idiots at Work, o której nic nie można zrobić. Również każde nieprawidłowe działanie baterii nie zmienia się w TNT, niektóre po prostu wybrzuszają się, przeciekają lub przestają działać.

Mam nadzieję, że to wyjaśnienie naukowo odpowiedziała na pytanie w tytule. Jeśli masz jeszcze bardziej palące pytania, zachęcamy do wysyłania nam komentarzy poprzez komentarze. Szczęśliwe i bezpieczne ładowanie.

TAKŻE PRZECZYTAJ: Czy przenośny bank energii może uratować Twoje wakacje, tak jak to uratowałeś?