Miks telefoni aku võib plahvatada: vaadake põhjalikumalt

Hiljuti teatas juhtumist 9 kuni 5Mac kus jalgrattur sai iPhone 6 süttimise tõttu jala kolmanda astme põletushaavu. The uudised spontaanselt süttivad telefoniakud pole midagi uut, seda on varem põhjalikult käsitletud koos kohutavate fotodega põlenud ohvritest. Ometi pole õhk selge ja me püüame selgitada tegelikku teaduslikku nähtust, mis plahvatusteni viib, miinus kõik fotod, mis võivad teid iiveldama ajada.

Nutitelefonide põhiakutehnoloogia ei ole viimase kahe aastakümne jooksul teinud murrangulisi edusamme, kuid kõik selle ümber on hüppeliselt arenenud. Alates akuhaldusest, laadimismeetoditest ja lõpetades isegi kaablitega sisseehitatud IC-d, toidame oma akudele energiat tänapäeval kõige keerukamal viisil.

Seega tekib küsimus, miks me ei saa takistada neid neetud akusid, et need end ja midagi läheduses asuvat suitsu ja leeki neelaks? Sellele küsimusele vastamiseks peame sukelduma keskkooli teadusesse, mitte kaelani, vaid vöökohani.

Liitiumioonakud on tihedad

Liitiumioonaku struktuur mängib väga olulist rolli mõistmisel, miks liitiumioonakudel on nii palju hoiatusi. Nagu on näidatud alloleval pildil, anood ja katood, on aku kaks põhikomponenti lehtede kujul. Lühise vältimiseks on nende kahe vahel poorne eraldusleht. Kogu see kombinatsioon

Anood-eraldaja-katood on mitu korda virnastatud teie keskmise nutitelefoni aku mõne mm paksuse sisse.

 Selline tihe pakkimine võimaldab mitme tuhande mAh võimsust vaid mõne mm paksusega, kuid on ka vältimatu katastroofi retsept, nagu me varsti näeme.

The Bane: Thermal Runaway

Kui anood ja katood puutuvad üksteisega otse kokku, tekib igas akus lühis. See on aku jaoks halb, kuna see suurendab aku sisetemperatuur. Ja liitiumioonakude puhul on see hullem, kuna see käivitab isetühjenemise tsükli, mis suurendab temperatuuri veelgi. Seda nimetatakse "termiliseks põgenemiseks". Ja see toimib plahvatuste eelkäijana.

Siin on liitiumioonakude tihedalt pakitud struktuur iseenda vaenlane, kuna anoodkatoodi hoiab lahus vaid väga õhuke eraldaja. Ka liitiumioonakude kõrge energiatihedus toimib tulekahju kütusena, kui Thermal Runaway käivitub.

Peamised põhjused, miks see võib plahvatada

Need tekkivad gaasid põhjustavad aku sees rõhu suurenemist, mis viib lõpuks plahvatuseni.

Aku lühis ei teki iseenesest. Vastutavad mitmed tegurid alates tootmisprotsessist kuni välisteguriteni, nagu laadimine ja töökeskkond, mida kirjeldatakse allpool.

Tootmisvead

Põhjuste loendis, mis põhjustab teie aku buumi, on esimene tootmiskvaliteedi ja -protsessi nõrkus. See on ka peamine põhjus, mis kordab tõsiasja, et odavamad akud ja telefonid on sellele vastuvõtlikumad. Kuigi liitiumioonelemendi tootmine ei ole raketiteadus, tuleb siiski säilitada teatud kvaliteedikontrolli tase, kuna kasutatud materjalid on ohtlikud ja ebastabiilsed (liitium).

Odavamate akude puhul kasutatakse tavaliselt madalama kvaliteediga eraldajat, mis laguneb kiiresti, põhjustades lühise. Selliseid akusid ei panda kokku ka puhtas keskkonnas, mis põhjustab osakeste ladestumist klemmide ümber, mis põhjustab taas lühise. Väliskest ei ole samuti tasemel ega ole piisav nüri jõudude ja löökide talumiseks.

Laadimistavad

Kas hoiate telefoni ööseks laadimiseks või tühjendate seda kuni 1%? Kui teete neid mõlemaid, ärge muretsege, see ei saa teie telefoni röstitud, vaid mõjutab aja jooksul ainult teie aku tervist. Liitiumioonakud on rahulikud vahemikus 3,7–4,2 volti, kuid nende üle 5 volti laadimine või alla 3,2 volti tühjendamine provotseerib neid.

Kõikidel nutitelefonidel on tänapäeval sisseehitatud vooluring, et vältida pinge ületamist piiridest, kuid jällegi odavamates ja mittestandardsetes versioonides lähevad need vooluringid esimesena tühjaks. Sama ohtlikud on ka mittestandardsed laadijad, seda enam, et tegemist on vooluvõrguga, mis võib olla surmav nii teile kui ka teie akule.

iPhone'i kasutajad: Meil on pühendatud iPhone'i laadimise juhend õige tee.

Füüsiline kahju

Kui vaatame praetud telefoniümbriste ajalugu, siis üldiselt peetakse algpõhjuseks telefoni ebastandardset aku või võltsingut. Kuid kuna praegusel juhul on süüdlane iPhone, võime selle välistada. Tõenäoliseks põhjuseks näib olevat kukkumise tugev löök, mis põhjustab separaatori purunemise ja ulatusliku lühise. Seetõttu ei soovitata oma telefoni vihahoos haamriga lüüa.

Aku purustaja

Lõpuks tuleks natuke rääkida ka kuumusest. Täiesti korralik ja kvaliteetne aku läbib ka termilise jooksmise, kui välistemperatuur püsib pikema aja jooksul üle 60 kraadi Celsiuse järgi. Seega vältige telefoni asetamist kaminate, toasoojendite lähedusse või pikemaks ajaks päikese kätte.

Järgmine BatteryUniversity tabel juhendab teid ohutute temperatuuride kohta.

Aga miks plahvatus?

Lähemalt tehnilistesse asjadesse laskumata, kui mis tahes ülaltoodud põhjustel Thermal Runaway toimub, suureneb aku sees kuumus. Lisaks võib Runaway loomupärase nähtuse tõttu kuumus sees ulatuda kuni 150 kraadi Celsiuse järgi (302 F).

Sellel temperatuuril sulab lehtede vaheline eraldaja, põhjustades suuremahulise lühise.

Sulamisseparaator ja ülikuumutatud elektrolüüt läbivad ülikeerulisi keemilisi reaktsioone, mille käigus tekivad mõned gaasid. Need tekkivad gaasid põhjustavad aku sees rõhu suurenemist, mis viib lõpuks plahvatuseni. Kuid see ei ole alati tulemus, mõnikord võib aku lihtsalt punnitada ja ebaõnnestuda.

1. Tule kustutamiseks ja selle leviku vältimiseks täiendavatele süttivatele materjalidele kasutage halooni, halooni asendus- või vesikustutit.

2. Pärast tulekahju kustutamist loputage seadet vee või muude mittealkohoolsete vedelikega, et seadet jahutada ja vältida täiendavate akuelementide sattumist termilisele äravoolule.

Ja igal kahetsusväärsel juhul otsustab mõni teie läheduses asuv aku isepõlema hakata, ülaltoodud nõuanded FAA (PDF-faili) tuleks järgida tule kustutamiseks.

Mida me siis õppisime?

Üks asi, mida võime järeldada, on see, et tõrgetes mängivad suurt rolli alampatareid ja -komponendid. Odavad laadijad ja kaablid on samuti võrdselt vastutavad. Kuid telefoni pikka aega ühendatuna hoidmine seda ei põhjusta. Ja sihikindlalt kahjustavad patareid, noh, need kuuluvad alla Idioodid tööl kategooria, mille suhtes ei saa midagi teha. Samuti ei muutu iga aku rike TNT-ks, mõni lihtsalt pundub, lekib või lakkab töötamast.

Loodan, et see selgitaja vastas pealkirjas olevale küsimusele teaduslikult. Kui teil on veelgi põletavamaid küsimusi, kirjutage meile kommentaaride kaudu. Rõõmsat ja turvalist laadimist.

LOE KA:Kas kaasaskantav elektripank võiks teie puhkuse päästa, nagu see päästis minu?