Warum ein Telefonakku explodieren könnte: Ein tieferer Blick

Kürzlich wurde ein Fall von gemeldet 9to5Mac bei dem ein Radfahrer Verbrennungen dritten Grades am Bein erlitt, weil sein iPhone 6 Feuer fing. Der Nachrichten von spontan Feuer fangenden Telefonakkus ist nichts Neues, ausführlich behandelt, zusammen mit einigen schrecklichen Fotos von verbrannten Opfern. Doch die Luft ist nicht klar, und wir werden versuchen, das eigentliche wissenschaftliche Phänomen zu erklären, das zu den Explosionen führt, abzüglich der Fotos, die Ihnen übel werden könnten.

Die Kernbatterietechnologie in Smartphones hat in den letzten zwei Jahrzehnten keine bahnbrechenden Fortschritte gemacht, aber alles um sie herum hat sich sprunghaft weiterentwickelt. Vom Batteriemanagement über Lademethoden bis hin zu den Kabeln mit eingebaute ICsspeisen wir unsere Batterien heute auf raffinierteste Weise mit Strom.

Es stellt sich also die Frage, warum wir diese verdammten Batterien nicht davon abhalten können, sich selbst und alles in der Nähe in Rauch und Flammen einzuhüllen? Nun, um diese Frage zu beantworten, müssen wir in die Highschool-Wissenschaft eintauchen, nicht halstief, sondern hüfthoch.

Lithium-Ionen-Batterien sind „dicht“

Die Struktur von Lithium-Ionen-Akkus spielt eine sehr wichtige Rolle, um zu verstehen, warum Lithium-Ionen-Akkus mit so vielen Warnungen versehen sind. Wie im Bild unten gezeigt, Anode und Kathode, haben die beiden Grundkomponenten der Batterie die Form von Blechen. Zwischen den beiden befindet sich eine poröse Trennfolie, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Diese ganze Kombination aus Anode-Separator-Kathode ist in der wenigen mm Dicke eines durchschnittlichen Smartphone-Akkus mehrfach gestapelt.

 Eine solche dichte Verpackung ermöglicht die Kapazität von mehreren tausend mAh in nur wenigen mm Dicke, ist aber auch ein unvermeidliches Rezept für eine Katastrophe, wie wir bald sehen werden.

The Bane: Thermal Runaway

Wenn in jeder Batterie Anode und Kathode in direkten Kontakt kommen, entsteht ein Kurzschluss. Das ist schlecht für die Batterie, da es den Akku erhöht Innentemperatur der Batterie. Und im Fall von Li-Ionen-Batterien ist es noch schlimmer, da dies einen Zyklus der Selbstentladung startet und die Temperatur weiter erhöht. Dies wird als „Thermal Runaway“ bezeichnet. Und dies wirkt als Vorläufer von Explosionen.

Hier ist die dicht gepackte Struktur von Lithium-Ionen-Batterien ihr eigener Feind, da Anode und Kathode nur durch einen sehr dünnen Separator getrennt werden. Auch die hohe Energiedichte von Li-Ionen-Akkus dient als Brennstoff für das Feuer, sobald Thermal Runaway losgeht.

Die Hauptgründe, warum es explodieren könnte

Diese erzeugten Gase verursachen einen Druckaufbau im Inneren der Batterie, der schließlich zu einer Explosion führt.

Ein Kurzschluss in einer Batterie tritt nicht von selbst auf. Eine Reihe von Faktoren, die vom Herstellungsprozess bis hin zu externen Faktoren wie Lade- und Arbeitsumgebung reichen, sind dafür verantwortlich, die im Folgenden näher erläutert werden.

Herstellungsfehler

Der erste in der Liste der Ursachen, die Ihre Batterie zum Boomen bringen, ist eine schwache Herstellungsqualität und ein mangelhafter Herstellungsprozess. Dies ist auch die Hauptursache, die die Tatsache widerspiegelt, dass billigere Batterien und Telefone anfälliger dafür sind. Obwohl die Herstellung einer Li-Ionen-Zelle keine Raketenwissenschaft ist, muss dennoch ein gewisses Maß an QC aufrechterhalten werden, da die beteiligten Materialien gefährlich und instabil sind (Lithium).

Billigere Batterien verwenden im Allgemeinen einen Separator von minderer Qualität, der sich schnell verschlechtert und einen Kurzschluss verursacht. Solche Batterien werden auch nicht in sauberen Umgebungen zusammengebaut, was zur Ablagerung von Partikeln um die Anschlüsse herum führt, was wiederum zu Kurzschlüssen führt. Auch das äußere Gehäuse ist nicht spitze und hält stumpfen Kräften und Stößen nicht stand.

Ladepraktiken

Halten Sie Ihr Telefon zum Aufladen über Nacht oder entleeren Sie es bis zu 1%? Wenn Sie beides tun, machen Sie sich keine Sorgen, Ihr Telefon wird nicht geröstet, sondern wirkt sich im Laufe der Zeit nur auf die Gesundheit Ihres Akkus aus. Li-Ionen-Akkus sind im Bereich von 3,7 bis 4,2 Volt friedlich, aber wenn sie über 5 Volt aufgeladen oder unter 3,2 Volt entladen werden, werden sie provoziert.

Alle Smartphones haben heute eingebaute Schaltkreise, um zu verhindern, dass die Spannung die Grenzen überschreitet, aber auch in billigeren und nicht standardmäßigen Versionen gehen diese Schaltkreise zuerst kaputt. Nicht standardmäßige Ladegeräte sind ebenso gefährlich, umso mehr, weil sie die Netzversorgung betreffen, die sowohl für Sie als auch für Ihren Akku tödlich sein kann.

iPhone-Benutzer: Wir haben eine engagierte Anleitung zum Aufladen von iPhones der richtige Weg.

Körperlicher Schaden

Wenn wir uns die Geschichte der gebratenen Telefonhüllen ansehen, wird die Hauptursache im Allgemeinen darin gesehen, dass der Akku des Telefons nicht dem Standard entspricht oder gefälscht ist. Aber da im vorliegenden Fall ein iPhone der Übeltäter ist, können wir das ausschließen. Was wie die wahrscheinliche Ursache aussieht, ist der harte Aufprall des Sturzes, der zum Bruch des Separators und zu einem großflächigen Kurzschluss führte. Aus diesem Grund wird Ihnen geraten, Ihr Telefon nicht vor Wut zu hämmern.

Batteriezerstörer

Abschließend sei noch etwas zur Wärme gesagt. Eine einwandfrei funktionierende, hochwertige Batterie erleidet auch ein thermisches Durchgehen, wenn die Außentemperatur längere Zeit über 60 Grad Celsius bleibt. Vermeiden Sie es daher, Ihr Telefon für längere Zeit in der Nähe von Kaminen, Raumheizungen oder in der Sonne zu platzieren.

Die folgende Tabelle von BatteryUniversity gibt Ihnen Orientierung bezüglich der ungefährlichen Temperaturen.

Aber warum die Explosion?

Ohne weiter auf technische Dinge einzugehen, wenn aus einem der oben genannten Gründe ein thermisches Durchgehen auftritt, steigt die Wärme im Inneren der Batterie. Darüber hinaus kann die Hitze im Inneren aufgrund des inhärenten Phänomens von Runaway bis zu erreichen 150 Grad Celsius (302 F).

Bei dieser Temperatur schmilzt der Separator zwischen den Blechen und verursacht einen Kurzschluss in größerem Umfang.

Der schmelzende Separator und der überhitzte Elektrolyt durchlaufen einige superkomplexe chemische Reaktionen, bei denen einige Gase entstehen. Diese erzeugten Gase verursachen einen Druckaufbau im Inneren der Batterie, der schließlich zu einer Explosion führt. Aber das ist nicht immer das Ergebnis, manchmal wölbt sich der Akku einfach und fällt aus.

1. Verwenden Sie einen Halon-, Halon-Ersatz- oder Wasserlöscher, um das Feuer zu löschen und eine Ausbreitung auf weitere brennbare Materialien zu verhindern.

2. Übergießen Sie das Gerät nach dem Löschen des Feuers mit Wasser oder anderen alkoholfreien Flüssigkeiten, um das Gerät abzukühlen und zu verhindern, dass zusätzliche Batteriezellen thermisch durchgehen.

Und in jedem unglücklichen Fall beschließt eine Batterie in Ihrer Nähe, die Selbstentzündung zu starten, die oben genannten Ratschläge aus FAA (PDF-Datei) sollte befolgt werden, um das Feuer zu löschen.

Also, was haben wir gelernt?

Wir können daraus schließen, dass unterdurchschnittliche Batterien und Komponenten eine wichtige Rolle bei den Ausfällen spielen. Günstige Ladegeräte und Kabel haften ebenfalls gleichermaßen. Wenn Sie Ihr Telefon jedoch längere Zeit angeschlossen lassen, wird dies nicht dazu führen. Und absichtlich Batterien beschädigen, auch die fallen darunter Idioten bei der Arbeit Kategorie, für die nichts getan werden kann. Auch wird nicht jede fehlerhafte Batterie zu TNT, einige wölben sich einfach, lecken oder hören auf zu funktionieren.

Ich hoffe, dieser Erklärer hat die Frage im Titel wissenschaftlich beantwortet. Wenn Sie noch mehr brennende Fragen haben, zögern Sie nicht, uns über Kommentare zu kontaktieren. Glückliches und sicheres Aufladen.

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Zuletzt aktualisiert am 03. Februar 2022

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