전화 배터리가 폭발할 수 있는 이유: 자세히 살펴보기

최근에 사례가보고되었습니다. 나인투파이브맥 한 자전거 타는 사람이 iPhone 6에 불이 나서 다리에 3도 화상을 입었습니다. NS 소식 자발적으로 불이 붙는 전화 배터리의 수는 새로운 것이 아니며 화상을 입은 희생자의 끔찍한 사진과 함께 이전에 광범위하게 다루어졌습니다. 그러나 공기는 맑지 않으며 우리는 폭발로 이어지는 실제 과학적 현상을 설명하려고 노력할 것입니다.

스마트폰의 핵심 배터리 기술은 지난 20년 동안 획기적인 발전을 보지 못했지만 주변의 모든 것이 비약적으로 발전했습니다. 배터리 관리, 충전 방법부터 케이블까지 내장 IC, 우리는 오늘날 가장 정교한 방식으로 배터리에 전력을 공급하고 있습니다.

그래서 질문을 던집니다. 이 빌어먹을 배터리가 자신과 주변의 모든 것을 연기와 화염으로 삼키는 것을 막을 수 없는 이유는 무엇입니까? 그 질문에 답하기 위해 우리는 목 깊이가 아니라 허리 높이까지 고등학교 과학에 뛰어들 필요가 있습니다.

리튬 이온 배터리는 '단단하다'

리튬 이온 배터리의 구조는 리튬 이온 배터리에 경고가 많이 나오는 이유를 이해하는 데 매우 중요한 역할을 합니다. 아래 이미지 Anode & Cathode와 같이 배터리의 두 가지 기본 구성 요소는 시트 형태입니다. 단락을 방지하기 위해 다공성 'Separator'시트가 둘 사이에 있습니다. 이 전체 조합 양극-분리막-음극 일반 스마트폰 배터리의 몇 mm 두께에 여러 번 쌓입니다.

 이러한 촘촘한 패킹은 불과 몇 mm의 두께에 수천 mAh의 용량을 허용하지만 곧 보게 될 재앙의 피할 수 없는 레시피이기도 합니다.

더 베인: 써멀 런어웨이

모든 배터리에서 양극과 음극이 직접 접촉하면 단락이 발생합니다. 이것은 배터리가 증가함에 따라 좋지 않습니다. 배터리 내부 온도. 그리고 리튬 이온 배터리의 경우 자체 방전 사이클을 시작하여 온도를 더욱 높이므로 더 나쁩니다. 이것을 '열폭주'라고 합니다. 그리고 이것은 폭발의 전조 역할을 합니다.

여기에서 리튬 이온 배터리의 조밀한 구조는 양극-음극이 매우 얇은 분리막에 의해 분리되어 있기 때문에 그 자체의 적입니다. 또한 열 폭주가 시작되면 리튬 이온 배터리의 높은 에너지 밀도가 화재의 연료 역할을 합니다.

폭발할 수 있는 주요 이유

생성된 이러한 가스는 배터리 내부의 압력을 증가시켜 궁극적으로 폭발을 일으킵니다.

배터리의 단락은 자체적으로 발생하지 않습니다. 제조 공정에서 충전 및 작업 환경과 같은 외부 요인에 이르기까지 다양한 요인이 영향을 미치며 아래에서 자세히 설명합니다.

제조 결함

배터리 붐을 일으키는 원인 목록의 첫 번째는 제조 품질과 공정의 느슨함입니다. 이것은 또한 더 저렴한 배터리와 휴대폰이 그것에 더 취약하다는 사실을 반영하는 지배적인 원인입니다. 리튬 이온 전지를 제조하는 것은 로켓 과학이 아니지만 관련된 재료(리튬)가 위험하고 불안정하기 때문에 여전히 일정 수준의 QC를 유지해야 합니다.

저렴한 배터리는 일반적으로 품질이 떨어지는 세퍼레이터를 사용하므로 빠르게 저하되어 단락이 발생합니다. 또한 이러한 배터리는 깨끗한 환경에서 조립되지 않아 단자 주위에 입자가 침착되어 다시 단락이 발생합니다. 외부 케이싱도 표시에 맞지 않으며 둔한 힘과 충격을 견디기에 부적절합니다.

충전 관행

밤새 충전을 위해 휴대전화를 보관하거나 1%까지 방전하시겠습니까? 이 두 가지를 모두 수행하면 걱정하지 마십시오. 휴대 전화가 건드리지 않고 시간이 지남에 따라 배터리 상태에만 영향을 미칩니다. 리튬 이온 배터리는 3.7~4.2볼트 범위에서 평화롭지만 5볼트 이상 충전하거나 3.2볼트 미만으로 방전하면 배터리가 자극됩니다.

오늘날의 모든 스마트폰에는 전압이 한계를 넘어서는 것을 방지하는 회로가 내장되어 있지만 더 저렴하고 비표준 버전에서는 이러한 회로가 가장 먼저 작동합니다. 비표준 충전기도 마찬가지로 위험합니다. 배터리뿐만 아니라 사용자에게도 치명적일 수 있는 주전원 공급 장치가 포함되어 있기 때문에 더욱 그렇습니다.

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물리적 손상

튀긴 폰케이스의 역사를 보면 일반적으로 폰의 배터리가 비정상이거나 짝퉁인 것이 근본 원인으로 생각된다. 하지만 이번 사건의 주범은 아이폰이기 때문에 배제할 수 있다. 가능한 원인으로 보이는 것은 낙하로 인한 강한 충격으로 분리막이 파열되고 대규모 단락이 발생하기 때문입니다. 그렇기 때문에 분노에 차서 전화를 망치지 않는 것이 좋습니다.

배터리 스매셔

마지막으로 열에 대해서도 조금 언급해야 합니다. 완벽하게 미세한 고품질 배터리도 외부 온도가 장기간 섭씨 60도 이상을 유지하면 열폭주가 발생합니다. 따라서 전화기를 벽난로, 실내 히터 또는 태양 아래에 장시간 두지 마십시오.

BatteryUniversity의 다음 표는 안전한 온도에 대해 안내합니다.

근데 왜 폭발?

기술적 인 내용을 더 이상 다루지 않고 위의 이유로 Thermal Runaway가 발생하면 배터리 내부의 열이 증가합니다. 또한 Runaway의 고유 현상으로 인해 내부 열이 최대 섭씨 150도(화씨 302도).

이 온도에서 시트 사이의 분리막이 녹아서 더 큰 규모로 단락을 일으킵니다.

용융 분리기와 과열된 전해질은 일부 가스를 생성하는 일부 초복잡 화학 반응을 거칩니다. 생성된 이러한 가스는 배터리 내부의 압력을 증가시켜 궁극적으로 폭발을 일으킵니다. 그러나 그것이 항상 결과는 아니며 때로는 배터리가 부풀어 오르고 고장날 수 있습니다.

1. 할론, 할론 교체품 또는 물 소화기를 사용하여 화재를 진압하고 추가 가연성 물질로 확산되는 것을 방지하십시오.

2. 화재를 진압한 후 장치를 물이나 기타 무알콜 액체로 적셔 장치를 식히고 추가 배터리 셀이 열 폭주에 도달하는 것을 방지하십시오.

그리고 불행한 상황에서 주변의 일부 배터리가 자체 연소를 시작하기로 결정했습니다. 위의 조언 FAA (PDF 파일)에 따라 화재를 진압해야 합니다.

그래서 우리는 무엇을 배웠습니까?

우리가 결론을 내릴 수 있는 한 가지는 하위 수준의 배터리와 부품이 고장에 중요한 역할을 한다는 것입니다. 저렴한 충전기 케이블도 동등하게 책임이 있습니다. 그러나 전화를 오랫동안 연결해 두면 이런 문제가 발생하지 않습니다. 의도적으로 배터리를 손상시키는 경우 직장에서 바보 아무것도 할 수 없는 범주. 또한 모든 배터리 오작동은 TNT로 바뀌지 않으며 일부는 팽창하거나 누출되거나 작동을 멈춥니다.

이 설명자가 제목에 대한 질문에 과학적으로 답하기를 바랍니다. 더 많은 질문이 있는 경우 댓글을 통해 언제든지 핑을 보내주십시오. 행복하고 안전한 충전.

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