Zašto bi baterija telefona mogla eksplodirati: dublji pogled

Nedavno je slučaj prijavio 9to5Mac pri čemu je biciklist zadobio opekline trećeg stupnja noge zbog zapaljenja iPhonea 6. The vijesti spontano zapaljene telefonske baterije nije ništa novo, već je opširno obrađeno zajedno s nekim užasnim fotografijama spaljenih žrtava. Ipak, zrak nije čist i pokušat ćemo objasniti stvarni znanstveni fenomen koji dovodi do eksplozija minus sve one fotografije od kojih bi vam moglo biti mučno.

Osnovna tehnologija baterije u pametnom telefonu nije doživjela nikakav revolucionarni napredak u posljednja dva desetljeća, ali sve oko nje napredovalo je velikim koracima. Od upravljanja baterijom, načina punjenja do ujednačavanja kabela ugrađene IC-ove, napajamo naše baterije na najsofisticiraniji način danas.

Stoga se postavlja pitanje, zašto ne možemo spriječiti ove proklete baterije da same sebe i sve u blizini progutaju dimom i plamenom? Pa da bismo odgovorili na to pitanje, moramo zaroniti u srednjoškolsku znanost, ne do vrata nego do struka.

Litij-ionske baterije su 'čvrste'

Struktura Li-ion baterije igra vrlo važnu ulogu u razumijevanju zašto litij-ionske baterije dolaze s toliko upozorenja. Kao što je prikazano na donjoj slici, anoda i katoda, dvije osnovne komponente baterije su u obliku listova. Porozni 'separator' list nalazi se između njih kako bi se spriječio kratki spoj. Cijela ova kombinacija Anoda-separator-katoda slaže se nekoliko puta u debljini od nekoliko mm prosječne baterije pametnog telefona.

 Takvo čvrsto pakiranje omogućuje nekoliko tisuća mAh kapaciteta u samo nekoliko mm debljine, ali je i nezaobilazan recept za katastrofu, što ćemo uskoro vidjeti.

The Bane: Thermal Runaway

U bilo kojoj bateriji, ako anoda i katoda dođu u izravan kontakt jedna s drugom, dolazi do kratkog spoja. To je loše za bateriju jer povećava unutarnja temperatura baterije. A u slučaju Li-ion baterija, gore je jer se time pokreće ciklus samopražnjenja, dodatno povećavajući temperaturu. To se zove 'Thermal Runaway'. A to djeluje kao prethodnica eksplozijama.

Ovdje je tijesno zbijena struktura litij-ionskih baterija vlastiti neprijatelj jer se anoda-katoda razdvoje samo vrlo tankim separatorom. Također visoka gustoća energije Li-ion baterija djeluje kao gorivo za vatru, nakon što Thermal Runaway počne.

Glavni razlozi zašto bi mogla eksplodirati

Ti nastali plinovi uzrokuju povećanje tlaka unutar baterije što u konačnici dovodi do eksplozije.

Kratki spoj u bateriji ne nastaje sam. Odgovorni su brojni čimbenici u rasponu od procesa proizvodnje do vanjskih čimbenika, poput punjenja i radnog okruženja, koji su razrađeni u nastavku.

Nedostaci u proizvodnji

Prvi na popisu uzroka zbog kojih vaša baterija raste je slaba kvaliteta proizvodnje i procesa. To je također dominantni uzrok koji odjekuje činjenicom da su jeftinije baterije i telefoni podložniji tome. Iako proizvodnja litij-ionskih ćelija nije raketna znanost, ipak se mora održavati određena razina QC jer su uključeni materijali opasni i nestabilni (litij).

Jeftinije baterije općenito koriste separator lošije kvalitete, koji se brzo degradira, uzrokujući kratki spoj. Takve se baterije također ne sastavljaju u čistim okruženjima što uzrokuje taloženje čestica oko terminala što opet dovodi do kratkog spoja. Vanjsko kućište također nije na visini zadatka i nije dovoljno da izdrži tupe sile i udarce.

Praksa punjenja

Čuvati telefon za punjenje preko noći ili ga isprazniti do 1%? Ako učinite obje ove stvari, ne brinite, vaš telefon neće nazdraviti, već će s vremenom utjecati samo na zdravlje vaše baterije. Li-ion baterije su mirne u rasponu od 3,7 do 4,2 volta, ali njihovo punjenje preko 5 volti ili pražnjenje ispod 3,2 volta će ih isprovocirati.

Svi današnji pametni telefoni imaju ugrađene sklopove kako bi spriječili napon koji prelazi granice, ali opet, u jeftinijim i nestandardnim verzijama, ovi sklopovi su prvi koji će ići kaput. Nestandardni punjači također su jednako opasni, još više jer uključuje napajanje iz mreže, što može biti smrtonosno za vas, kao i za vašu bateriju.

Korisnici iPhonea: Imamo posvećenu vodič za punjenje iPhonea pravi put.

Fizičko oštećenje

Ako pogledamo povijest prženih maski za telefone, glavnim se uzrokom općenito smatra nestandardna ili lažna baterija telefona. No, budući da je iPhone krivac u ovom slučaju, to možemo isključiti. Ono što izgleda kao vjerojatni uzrok je jak udar od pada, koji dovodi do pucanja separatora i velikog kratkog spoja. Zato vam se savjetuje da ne udarate telefonom u naletu bijesa.

Razbijač baterija

Na kraju, treba malo reći i o toplini. Savršeno fina, visokokvalitetna baterija također će proći kroz Thermal Runaway ako vanjska temperatura ostane iznad 60 stupnjeva Celzija dulje vrijeme. Stoga izbjegavajte stavljati telefon blizu kamina, grijača soba ili na suncu dulje vrijeme.

Sljedeća tablica BatteryUniversityja vodi vas u pogledu sigurnih temperatura.

Ali zašto eksplozija?

Ne ulazimo više u tehničke stvari, kada se, zbog bilo kojeg od gore navedenih razloga, dogodi Thermal Runaway, toplina unutar baterije se povećava. Nadalje, zbog inherentnog fenomena Runawaya, toplina iznutra može doseći i do 150 stupnjeva Celzija (302 F).

Na ovoj temperaturi separator između listova se topi, uzrokujući kratki spoj u većoj mjeri.

Separator za taljenje i pregrijani elektrolit prolaze kroz neke super složene kemijske reakcije koje proizvode neke plinove. Ti nastali plinovi uzrokuju povećanje tlaka unutar baterije što u konačnici dovodi do eksplozije. Ali to nije uvijek rezultat, ponekad se baterija može samo ispupčiti i pokvariti.

1. Upotrijebite halonski, zamjenski halonski ili vodeni aparat za gašenje požara kako biste ugasili požar i spriječili njegovo širenje na dodatne zapaljive materijale.

2. Nakon gašenja požara, prelijte uređaj vodom ili drugim bezalkoholnim tekućinama kako biste ohladili uređaj i spriječili da dodatne baterije dođu do toplinskog bijega.

A u svakom nesretnom slučaju neka baterija u vašoj blizini odluči pokrenuti samosagorijevanje, gornji savjet od FAA (PDF datoteka) treba slijediti kako bi ugasili vatru.

Dakle, što smo naučili?

Jedna stvar za koju možemo zaključiti je da baterije i komponente ispod standarda igraju glavnu ulogu u kvarovima. Jeftini punjači a jednako su odgovorni i kabeli. Ali držanje telefona uključenog dulje vrijeme neće uzrokovati ovo. I namjerno oštećuju baterije, pa one dolaze ispod Idioti na poslu kategorija oko koje se ništa ne može učiniti. Također svaki neispravan rad baterije ne pretvara se u TNT, neki se samo izboče, propuštaju ili prestanu raditi.

Nadam se da je ovaj objašnjavatelj znanstveno odgovorio na pitanje u naslovu. Ako imate još gorućih pitanja, slobodno nam pišite putem komentara. Sretno i sigurno punjenje.

TAKOĐER PROČITAJTE:Može li prijenosni Power Bank spasiti vaš odmor kao što je spasio moj?