Por qué la batería de un teléfono podría explotar: una mirada más profunda

Recientemente, un caso fue informado por 9to5Mac en el que un ciclista sufrió quemaduras de tercer grado en la pierna debido a que su iPhone 6 se incendió. los Noticias de baterías de teléfonos que se incendian espontáneamente no es nada nuevo, ya que se cubrió ampliamente antes junto con algunas fotos horrendas de víctimas quemadas. Sin embargo, el aire no está claro y trataremos de explicar el fenómeno científico real que conduce a las explosiones menos cualquiera de esas fotos que podrían provocarle náuseas.

La tecnología de batería central en los teléfonos inteligentes no ha experimentado ningún avance revolucionario en las últimas dos décadas, pero todo a su alrededor ha progresado a pasos agigantados. Desde la gestión de la batería, los métodos de carga hasta incluso los cables con CI incorporados, estamos alimentando energía a nuestras baterías de la manera más sofisticada en la actualidad.

Entonces surge la pregunta, ¿por qué no podemos evitar que estas malditas baterías se envuelvan a sí mismas y a cualquier cosa en las cercanías en humo y llamas? Bueno, para responder a esa pregunta, tenemos que sumergirnos en la ciencia de la escuela secundaria, no hasta el cuello sino hasta la cintura.

Las baterías de iones de litio están "ajustadas"

La estructura de la batería de iones de litio juega un papel muy importante para comprender por qué las baterías de iones de litio vienen con tantas advertencias. Como se muestra en la imagen de abajo, ánodo y cátodo, los dos componentes básicos de la batería están en forma de láminas. Una hoja de "separador" porosa está presente entre los dos para evitar cortocircuitos. Toda esta combinación de Ánodo-Separador-Cátodo se apila varias veces en el grosor de unos pocos mm de la batería promedio de un teléfono inteligente.

 Un empaque tan compacto permite varios miles de mAh de capacidad en solo unos pocos mm de espesor, pero también es una receta inevitable para el desastre, como veremos pronto.

The Bane: Thermal Fugitivo

En cualquier batería, si el ánodo y el cátodo entran en contacto directo entre sí, se produce un cortocircuito. Esto es malo para la batería, ya que aumenta la temperatura interna de la batería. Y en el caso de las baterías de iones de litio, es peor ya que esto inicia un ciclo de autodescarga, aumentando aún más la temperatura. Esto se denomina "fuga térmica". Y esto actúa como precursor de explosiones.

Aquí, la estructura compacta de las baterías de iones de litio es su propio enemigo, ya que el ánodo y el cátodo se mantienen separados solo por un separador muy delgado. Además, la alta densidad de energía de las baterías de iones de litio actúa como combustible para el fuego, una vez que comienza Thermal Runaway.

Las principales razones por las que podría explotar

Estos gases generados provocan una acumulación de presión dentro de la batería que finalmente conduce a una explosión.

El cortocircuito en una batería no ocurre por sí solo. Una serie de factores que van desde el proceso de fabricación hasta factores externos, como la carga y el entorno de trabajo, son los responsables, que se detallan a continuación.

Defectos de fabricación

En primer lugar en la lista de causas que hacen que su batería funcione, está la holgura en la calidad y el proceso de fabricación. Esta es también la causa dominante que se hace eco del hecho de que las baterías y los teléfonos más baratos son más susceptibles a ella. Si bien la fabricación de una celda de iones de litio no es ciencia espacial, aún se debe mantener cierto nivel de control de calidad ya que los materiales involucrados son peligrosos e inestables (litio).

Las baterías más baratas generalmente emplean un Separador de calidad inferior, que se degrada rápidamente, provocando un cortocircuito. Estas baterías tampoco se ensamblan en entornos limpios, lo que provoca la deposición de partículas alrededor de los terminales, lo que vuelve a provocar un cortocircuito. La carcasa externa tampoco está a la altura y es inadecuada para soportar fuerzas e impactos contundentes.

Prácticas de carga

¿Mantener su teléfono para cargar durante la noche o agotarlo hasta el 1%? Si hace ambas cosas, no se preocupe, su teléfono no se tostará, sino que solo afectará la salud de la batería con el tiempo. Las baterías de iones de litio son pacíficas en el rango de 3,7 a 4,2 voltios, pero cargarlas a más de 5 voltios o descargarlas por debajo de 3,2 voltios las provocará.

Todos los teléfonos inteligentes de hoy tienen circuitos integrados para evitar que el voltaje vaya más allá de los límites, pero nuevamente en versiones más baratas y no estándar, estos circuitos son los primeros en desaparecer. Los cargadores no estándar también son igualmente peligrosos, más aún porque se trata de la red eléctrica, que puede ser letal tanto para usted como para la batería.

Usuarios de iPhone: Tenemos un dedicado guía para cargar iPhones la direccion correcta.

Daño físico

Si miramos la historia de las carcasas de teléfonos fritos, generalmente se considera que la causa principal es que la batería del teléfono no es estándar o es falsa. Pero dado que el iPhone es el culpable en el presente caso, podemos descartarlo. Lo que parece ser la causa probable es el fuerte impacto de la caída, que provocó la ruptura del separador y un cortocircuito a gran escala. Es por eso que se le aconseja que no golpee su teléfono en un ataque de rabia.

Destructor de batería

Por último, también conviene decir un poco sobre el calor. Una batería perfectamente fina y de alta calidad también sufrirá una fuga térmica si la temperatura externa permanece por encima de 60 grados Celsius durante un tiempo prolongado. Por lo tanto, evite colocar su teléfono cerca de chimeneas, calentadores de habitaciones o al sol durante un tiempo prolongado.

La siguiente tabla de BatteryUniversity lo guía con respecto a las temperaturas seguras.

Pero, ¿por qué la explosión?

Sin entrar más en cuestiones técnicas, cuando, debido a cualquiera de las razones anteriores, se produce una fuga térmica, aumenta el calor dentro de la batería. Además, debido al fenómeno inherente de Runaway, el calor en el interior puede alcanzar hasta 150 grados Celsius (302 F).

A esta temperatura, el separador entre las hojas se derrite, provocando un cortocircuito a mayor escala.

El separador de fusión y el electrolito sobrecalentado sufren algunas reacciones químicas supercomplejas que producen algunos gases. Estos gases generados provocan una acumulación de presión dentro de la batería que finalmente conduce a una explosión. Pero ese no es siempre el resultado, a veces la batería puede abultarse y fallar.

1. Utilice un halón, un reemplazo de halón o un extintor de agua para extinguir el fuego y evitar su propagación a materiales inflamables adicionales.

2. Después de extinguir el fuego, moje el dispositivo con agua u otros líquidos no alcohólicos para enfriar el dispositivo y evitar que las celdas de la batería adicionales lleguen a la fuga térmica.

Y en cualquier caso desafortunado que alguna batería en su vecindad decida iniciar la autocombustión, el consejo anterior de FAA (Archivo PDF) debe seguirse para apagar el fuego.

¿Entonces que hemos aprendido?

Una cosa que podemos concluir es que las baterías y los componentes deficientes juegan un papel importante en las fallas. Cargadores baratos y los cables también son igualmente responsables. Pero mantener su teléfono enchufado durante períodos prolongados no causará esto. Y dañando las baterías a propósito, bueno, esas vienen bajo el Idiotas en el trabajo categoría sobre la que no se puede hacer nada. Además, cada batería que funciona mal no se convierte en TNT, algunas simplemente se abultan, tienen fugas o dejan de funcionar.

Espero que este explicador haya respondido científicamente a la pregunta del título. Si tiene aún más preguntas candentes, no dude en enviarnos un ping a través de los comentarios. Carga feliz y segura.

LEA TAMBIÉN:¿Podría un banco de energía portátil salvar sus vacaciones como salvó las mías?