Perché la batteria di un telefono potrebbe esplodere: uno sguardo più approfondito

Recentemente è stato segnalato un caso da 9to5Mac in cui un ciclista ha subito ustioni di terzo grado alla gamba a causa dell'incendio del suo iPhone 6. Il notizia di batterie del telefono che si incendiano spontaneamente non è nulla di nuovo, già ampiamente trattato in precedenza insieme ad alcune orrende foto di vittime bruciate. Eppure l'aria non è limpida e cercheremo di spiegare l'effettivo fenomeno scientifico che porta alle esplosioni senza nessuna di quelle foto che potrebbero farti venire la nausea.

La tecnologia della batteria di base negli smartphone non ha visto alcun progresso rivoluzionario negli ultimi due decenni, ma tutto ciò che lo circonda ha fatto passi da gigante. Dalla gestione della batteria, ai metodi di ricarica fino ai cavi con circuiti integrati integrati, oggi stiamo alimentando le nostre batterie nel modo più sofisticato.

Quindi sorge la domanda, perché non possiamo impedire a queste dannate batterie di inghiottire se stesse e qualsiasi cosa nelle vicinanze in fumo e fiamme? Bene, per rispondere a questa domanda dobbiamo tuffarci nella scienza del liceo, non fino al collo ma all'altezza della vita.

Le batterie agli ioni di litio sono "strette"

La struttura della batteria agli ioni di litio svolge un ruolo molto importante nella comprensione del motivo per cui le batterie agli ioni di litio vengono fornite con così tanti avvisi. Come mostrato nell'immagine qui sotto, Anodo e Catodo, i due componenti di base della batteria sono sotto forma di fogli. Tra i due è presente un foglio poroso "Separatore" per evitare cortocircuiti. Tutta questa combinazione di Anodo-Separatore-Catodo è impilato più volte nello spessore di pochi mm della batteria media dello smartphone.

 Un imballaggio così stretto consente diverse migliaia di mAh di capacità in pochi mm di spessore, ma è anche una ricetta inevitabile per il disastro come vedremo presto.

The Bane: fuga termica

In qualsiasi batteria, se anodo e catodo entrano in contatto diretto tra loro, si verifica un cortocircuito. Questo è un male per la batteria in quanto aumenta il temperatura interna della batteria. E nel caso delle batterie agli ioni di litio, è peggio in quanto questo avvia un ciclo di autoscarica, aumentando ulteriormente la temperatura. Questo è chiamato "Thermal Runaway". E questo funge da precursore delle esplosioni.

Qui, la struttura compatta delle batterie agli ioni di litio è il suo stesso nemico poiché l'anodo-catodo è tenuto separato solo da un separatore molto sottile. Anche l'elevata densità di energia delle batterie agli ioni di litio funge da combustibile per il fuoco, una volta che Thermal Runaway prende il via.

I motivi principali per cui potrebbe esplodere

Questi gas generati causano l'accumulo di pressione all'interno della batteria che alla fine porta a un'esplosione.

Il cortocircuito in una batteria non si verifica da solo. Sono responsabili una serie di fattori che vanno dal processo di produzione a fattori esterni, come la ricarica e l'ambiente di lavoro, che vengono elaborati di seguito.

Difetti di fabbricazione

La prima nell'elenco delle cause che fanno esplodere la batteria è la mancanza di qualità e processo di produzione. Questa è anche la causa dominante che riecheggia il fatto che batterie e telefoni più economici sono più suscettibili ad esso. Sebbene la produzione di una cella agli ioni di litio non sia una scienza missilistica, è comunque necessario mantenere un certo livello di controllo di qualità poiché i materiali coinvolti sono pericolosi e instabili (litio).

Le batterie più economiche generalmente impiegano un separatore di qualità inferiore, che si degrada rapidamente, causando un cortocircuito. Tali batterie inoltre non sono assemblate in ambienti puliti causando la deposizione di particelle attorno ai terminali che portano nuovamente a cortocircuiti. Anche l'involucro esterno non è all'altezza del marchio ed è inadeguato a sostenere forze contundenti e urti.

Pratiche di ricarica

Tenere il telefono in carica durante la notte o scaricarlo fino all'1%? Se fai entrambe queste cose, non preoccuparti, il tuo telefono non si arrostirà, ma influenzerà solo la salute della batteria nel tempo. Le batterie agli ioni di litio sono tranquille nell'intervallo da 3,7 a 4,2 volt, ma caricarle a più di 5 volt o scaricarle a meno di 3,2 volt le provocherà.

Tutti gli smartphone oggi hanno circuiti integrati per evitare che la tensione vada oltre i limiti, ma ancora una volta nelle versioni più economiche e non standard, questi circuiti sono i primi ad andare kaput. Anche i caricabatterie non standard sono ugualmente pericolosi, ancor più perché coinvolgono l'alimentazione di rete, che può essere letale per te e per la tua batteria.

Utenti iPhone: Abbiamo un dedicato guida alla ricarica degli iPhone il modo giusto.

Danno fisico

Se guardiamo alla storia delle custodie per telefoni fritti, la causa principale è generalmente considerata la batteria del telefono non standard o falsa. Ma visto che un iPhone è il colpevole nel caso in esame, possiamo escluderlo. Quella che sembra la probabile causa è il forte impatto della caduta, che ha portato alla rottura del separatore e al cortocircuito su larga scala. Ecco perché si consiglia di non martellare il telefono in preda alla rabbia.

Distruggi batteria

Infine, c'è da dire un po' anche sul calore. Una batteria perfettamente fine e di alta qualità subirà anche Thermal Runaway se la temperatura esterna rimane sopra i 60 gradi Celsius per un tempo prolungato. Quindi evita di posizionare il telefono vicino a caminetti, termosifoni o al sole per lunghi periodi.

La seguente tabella di BatteryUniversity ti guida in merito alle temperature di sicurezza.

Ma perché l'esplosione?

Senza entrare più in questioni tecniche, quando, per uno dei motivi sopra indicati, si verifica il Thermal Runaway, il calore all'interno della batteria aumenta. Inoltre, a causa del fenomeno intrinseco di Runaway, il calore all'interno può raggiungere fino a 150 gradi Celsius (302 F).

A questa temperatura il separatore tra i fogli si scioglie, provocando un corto circuito su larga scala.

Il separatore di fusione e l'elettrolita surriscaldato subiscono alcune reazioni chimiche super complesse che producono alcuni gas. Questi gas generati causano l'accumulo di pressione all'interno della batteria che alla fine porta a un'esplosione. Ma non è sempre questo il risultato, a volte la batteria potrebbe semplicemente gonfiarsi e guastarsi.

1. Utilizzare un Halon, un sostituto dell'Halon o un estintore ad acqua per estinguere l'incendio e prevenire la sua diffusione ad altri materiali infiammabili.

2. Dopo aver spento l'incendio, bagnare il dispositivo con acqua o altri liquidi analcolici per raffreddare il dispositivo ed evitare che ulteriori celle della batteria raggiungano la fuga termica.

E in ogni caso sfortunato qualche batteria nelle tue vicinanze decide di avviare l'autocombustione, il consiglio di cui sopra da FAA (file PDF) dovrebbe essere seguito per spegnere il fuoco.

Quindi cosa abbiamo imparato?

Una cosa che possiamo concludere è che batterie e componenti scadenti svolgono un ruolo importante nei guasti. Caricabatterie economici e cavi sono ugualmente responsabili. Ma tenere il telefono collegato per lunghi periodi non causerà questo. E danneggiando intenzionalmente le batterie, beh, quelle rientrano nel Idioti al lavoro categoria sulla quale non si può fare nulla. Inoltre, ogni malfunzionamento della batteria non si trasforma in TNT, alcuni si gonfiano, perdono o smettono di funzionare.

Spero che questo spiegatore abbia risposto scientificamente alla domanda nel titolo. Se hai domande ancora più scottanti, sentiti libero di inviarci un ping attraverso i commenti. Ricarica felice e sicura.

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