Warum ein Telefonakku explodieren könnte: Ein tieferer Blick

Kürzlich wurde ein Fall gemeldet von 9to5Mac bei dem ein Radfahrer Verbrennungen dritten Grades am Bein erlitt, weil sein iPhone 6 Feuer fing. Die Nachrichten Von spontan brennenden Handy-Akkus ist nichts Neues, zuvor ausführlich behandelt zusammen mit einigen schrecklichen Fotos von verbrannten Opfern. Die Luft ist jedoch 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 sprunghaft Fortschritte gemacht. Vom Batteriemanagement über Lademethoden bis hin zu den Kabeln mit eingebaute ICsspeisen wir unsere Batterien heute auf modernste Weise mit Strom.

Da stellt sich die Frage, warum können wir diese verdammten Batterien nicht davon abhalten, sich selbst und alles in der Nähe in Rauch und Flammen zu versenken? Nun, um diese Frage zu beantworten, müssen wir in die High-School-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 in der Abbildung unten gezeigt, Anode & Kathode, liegen die beiden Grundkomponenten der Batterie in Form von Platten vor. Zwischen den beiden befindet sich eine poröse Trennfolie, um einen Kurzschluss zu vermeiden. Diese ganze Kombination von Anode-Separator-Kathode ist in den wenigen mm Dicke eines durchschnittlichen Smartphone-Akkus mehrfach gestapelt.

 Diese enge Packung ermöglicht die Kapazität von mehreren Tausend mAh in nur wenigen Millimetern Dicke, ist aber auch ein unvermeidliches Rezept für eine Katastrophe, wie wir gleich sehen werden.

Der Fluch: Thermal Runaway

In jeder Batterie kommt es zu einem Kurzschluss, wenn Anode und Kathode in direkten Kontakt miteinander kommen. Dies ist schlecht für die Batterie, da es die Innentemperatur des Akkus. Und bei Li-Ionen-Akkus ist es noch schlimmer, da dies einen Selbstentladungszyklus startet und die Temperatur weiter erhöht. Dies wird als „Thermal Runaway“ bezeichnet. Und dies fungiert als Vorläufer von Explosionen.

Hier ist die dicht gepackte Struktur von Lithium-Ionen-Batterien ihr eigener Feind, da Anode-Kathode nur durch einen sehr dünnen Separator auseinander gehalten wird. 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 erläutert werden.

Herstellungsfehler

An erster Stelle in der Liste der Ursachen, die Ihre Batterie zum Boomen bringen, ist mangelnde Fertigungsqualität und -prozess. Dies ist auch die vorherrschende Ursache, die die Tatsache widerspiegelt, dass billigere Batterien und Telefone anfälliger dafür sind. Obwohl die Herstellung einer Li-Ionen-Zelle kein Hexenwerk ist, muss dennoch ein gewisses Maß an Qualitätskontrolle 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 eine Ablagerung von Partikeln um die Anschlüsse herum verursacht, was wiederum zu Kurzschlüssen führt. Auch das äußere Gehäuse ist nicht der Norm 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 nur auf die Gesundheit Ihres Akkus im Laufe der Zeit aus. Li-Ionen-Akkus sind im Bereich von 3,7 bis 4,2 Volt friedlich, aber wenn sie über 5 Volt geladen oder unter 3,2 Volt entladen werden, werden sie provoziert.

Alle Smartphones haben heute eingebaute Schaltungen, um zu verhindern, dass die Spannung über die Grenzen hinausgeht, aber auch in billigeren und nicht standardmäßigen Versionen sind diese Schaltungen die ersten, die kaputt gehen. Nicht-Standard-Ladegeräte sind ebenso gefährlich, zumal es sich um das Stromnetz handelt, das sowohl für Sie als auch für Ihren Akku tödlich sein kann.

iPhone-Benutzer: Wir haben ein engagiertes Anleitung zum Aufladen von iPhones der richtige Weg.

Körperlicher Schaden

Wenn wir uns die Geschichte der frittierten Telefonhüllen ansehen, wird im Allgemeinen die Ursache dafür angesehen, dass die Batterie des Telefons nicht standardmäßig oder gefälscht ist. Da aber im vorliegenden Fall ein iPhone der Schuldige ist, können wir das ausschließen. Die wahrscheinliche Ursache ist der harte Aufprall des Sturzes, der zum Bruch des Abscheiders und zu einem großflächigen Kurzschluss führt. Aus diesem Grund wird empfohlen, nicht in Wutausbrüchen auf Ihr Telefon zu hämmern.

Batteriezertrümmerer

Abschließend sei noch ein wenig zur Hitze gesagt. Ein einwandfreier, hochwertiger Akku unterliegt auch einem Thermal Runaway, wenn die Außentemperatur über einen längeren Zeitraum über 60 Grad Celsius liegt. Vermeiden Sie es daher, Ihr Telefon für längere Zeit in der Nähe von Kaminen, Raumheizungen oder in der Sonne aufzustellen.

Die folgende Tabelle von BatteryUniversity gibt Ihnen Hinweise zu den sicheren Temperaturen.

Aber warum die Explosion?

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

Bei dieser Temperatur schmilzt der Separator zwischen den Blechen und es kommt zu einem Kurzschluss in größerem Umfang.

Der Schmelzseparator und der überhitzte Elektrolyt durchlaufen einige superkomplexe chemische Reaktionen, die einige Gase erzeugen. Diese erzeugten Gase verursachen einen Druckaufbau im Inneren der Batterie, der schließlich zu einer Explosion führt. Aber das ist nicht immer das Ergebnis, manchmal kann sich der Akku einfach ausbeulen und ausfallen.

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

2. Nach dem Löschen des Feuers das Gerät mit Wasser oder anderen alkoholfreien Flüssigkeiten übergießen, um das Gerät zu kühlen und zu verhindern, dass zusätzliche Batteriezellen durch thermisches Durchgehen gelangen.

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

Was haben wir also gelernt?

Daraus können wir schließen, dass unterdurchschnittliche Batterien und Komponenten eine große Rolle bei den Ausfällen spielen. Günstige Ladegeräte und Kabel sind ebenfalls haftbar. Wenn Sie Ihr Telefon jedoch längere Zeit am Netz halten, wird dies nicht verursacht. Und absichtlich Batterien beschädigen, gut die fallen unter die Idioten bei der Arbeit Kategorie, über die nichts gemacht werden kann. Außerdem wird nicht jede Fehlfunktion der Batterie zu TNT, einige beulen sich nur, lecken oder funktionieren nicht mehr.

Ich hoffe, dieser Erklärer hat die Frage im Titel wissenschaftlich beantwortet. Wenn Sie noch mehr brennende Fragen haben, können Sie uns gerne über Kommentare anpingen. Fröhliches und sicheres Laden.

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