Kāpēc tālruņa akumulators var eksplodēt: ieskatieties dziļāk
Miscellanea / / December 02, 2021
Nesen par gadījumu ziņoja 9-5Mac kur velosipēdists guva trešās pakāpes kājas apdegumus, jo aizdegās viņa iPhone 6. The ziņas spontāni uzliesmojošu tālruņu akumulatoru izmantošana nav nekas jauns, un tas iepriekš tika plaši apskatīts kopā ar dažiem šausminošiem sadedzinātu upuru fotoattēliem. Tomēr gaiss nav skaidrs, un mēs mēģināsim izskaidrot patieso zinātnisko fenomenu, kas noved pie sprādzieniem, atskaitot visus fotoattēlus, kas varētu izraisīt sliktu dūšu.
Pēdējo divu desmitgažu laikā viedtālruņu akumulatoru tehnoloģija nav piedzīvojusi nekādus revolucionārus panākumus, taču viss ap to ir attīstījies lēcieniem un robežām. No akumulatora pārvaldības, uzlādes metodēm līdz pat kabeļiem ar iebūvētie IC, mēs šodien piegādājam enerģiju mūsu akumulatoriem vismodernākajā veidā.
Tāpēc rodas jautājums, kāpēc mēs nevaram neļaut šīm sasodītajām baterijām sevi un jebko, kas atrodas tuvumā, aprīt dūmos un liesmās? Lai atbildētu uz šo jautājumu, mums jāiedziļinās vidusskolas zinātnē, nevis līdz kaklam, bet gan līdz jostasvietai.
Litija jonu akumulatori ir cieši
Litija jonu akumulatora struktūrai ir ļoti svarīga loma, lai izprastu, kāpēc litija jonu akumulatoriem ir tik daudz brīdinājumu. Kā parādīts zemāk esošajā attēlā, anods un katods, divas akumulatora galvenās sastāvdaļas ir lokšņu formā. Lai novērstu īssavienojumu, starp tām ir poraina “Separator” loksne. Visa šī kombinācija Anods-Separators-katods ir vairākas reizes sakrauts jūsu vidējā viedtālruņa akumulatora dažu mm biezumā.
Šāds blīvs iepakojums nodrošina vairākus tūkstošus mAh ietilpību tikai dažu mm biezumā, taču tā ir arī neizbēgama katastrofas recepte, kā mēs drīz redzēsim.
The Bane: Thermal Runaway
Jebkurā akumulatorā, ja anods un katods nonāk tiešā saskarē viens ar otru, rodas īssavienojums. Tas ir slikti akumulatoram, jo tas palielina akumulatora iekšējā temperatūra. Un litija jonu akumulatoru gadījumā tas ir sliktāk, jo tas sāk pašizlādes ciklu, vēl vairāk paaugstinot temperatūru. To sauc par "termisko bēgšanu". Un tas darbojas kā sprādzienu priekštecis.
Šeit litija jonu akumulatoru cieši iesaiņotā struktūra ir ienaidnieks, jo anoda katodu nošķir tikai ļoti plāns separators. Arī litija jonu akumulatoru lielais enerģijas blīvums darbojas kā degviela ugunij, tiklīdz sāk darboties termiskā bēgšana.
Galvenie iemesli, kāpēc tas var eksplodēt
Šīs radītās gāzes izraisa spiediena palielināšanos akumulatorā, kas galu galā izraisa sprādzienu.
Īssavienojums akumulatorā nenotiek pats no sevis. Atbildīgi ir vairāki faktori, sākot no ražošanas procesa un beidzot ar ārējiem faktoriem, piemēram, uzlādi un darba vidi, kas ir aprakstīti tālāk.
Ražošanas defekti
Vispirms to iemeslu sarakstā, kas izraisa akumulatora uzplaukumu, ir ražošanas kvalitātes un procesa vājums. Tas ir arī galvenais iemesls, kas atspoguļo faktu, ka lētāki akumulatori un tālruņi ir vairāk pakļauti tam. Lai gan litija jonu elementu ražošana nav raķešu zinātne, tomēr ir jāsaglabā zināms kvalitātes kontroles līmenis, jo izmantotie materiāli ir bīstami un nestabili (litijs).
Lētākos akumulatoros parasti tiek izmantots zemākas kvalitātes separators, kas ātri sabojājas, izraisot īssavienojumu. Šādas baterijas arī netiek montētas tīrā vidē, izraisot daļiņu nogulsnēšanos ap spailēm, kas atkal izraisa īssavienojumu. Ārējais apvalks arī neatbilst atzīmei un nav piemērots, lai izturētu neasus spēkus un triecienus.
Uzlādes prakse
Vai glabājat tālruni uzlādēšanai nakti vai izlādējat to līdz 1%? Ja veicat abas šīs darbības, neuztraucieties, tālrunis netiks grauzdēts, bet tikai laika gaitā ietekmēs akumulatora stāvokli. Litija jonu akumulatori ir mierīgi diapazonā no 3,7 līdz 4,2 voltiem, taču to lādēšana virs 5 voltiem vai izlāde zem 3,2 voltiem tos izraisīs.
Visiem viedtālruņiem mūsdienās ir iebūvētas shēmas, lai novērstu sprieguma pārsniegšanu, bet lētākās un nestandarta versijās šīs shēmas ir pirmās, kas tiek sabojātas. Nestandarta lādētāji arī ir vienlīdz bīstami, vēl jo vairāk tāpēc, ka tie ir saistīti ar strāvas padevi, kas var būt nāvējošs gan jums, gan akumulatoram.
iPhone lietotāji: Mums ir veltīta rokasgrāmata par iPhone uzlādi pareizais ceļš.
Fizisks bojājums
Ja skatāmies uz ceptu tālruņu maciņu vēsturi, par galveno cēloni parasti tiek uzskatīts, ka tālruņa akumulators ir nestandarta vai viltots. Bet, ņemot vērā to, ka šajā gadījumā vaininieks ir iPhone, mēs to varam izslēgt. Šķiet, ka iespējamais iemesls ir kritiena spēcīgais trieciens, kas izraisa separatora plīsumu un liela mēroga īssavienojumu. Tāpēc dusmu uzliesmojumā nav ieteicams sist tālruni.
Akumulatoru lauzējs
Visbeidzot, nedaudz jāpasaka arī par siltumu. Ja ārējā temperatūra ilgstoši saglabāsies virs 60 grādiem pēc Celsija, arī perfekti kvalitatīvs akumulators tiks pakļauts termiskai palaišanai. Tāpēc nenovietojiet tālruni pie kamīniem, istabas sildītājiem vai ilgāku laiku saulē.
Tālāk sniegtā BatteryUniversity tabula sniedz norādījumus par drošām temperatūrām.
Bet kāpēc sprādziens?
Neiedziļinoties vairāk par tehniskām lietām, ja kāda no iepriekšminētajiem iemesliem notiek termiskā izplūde, palielinās akumulatora iekšējais siltums. Turklāt Runaway raksturīgās parādības dēļ siltums iekšpusē var sasniegt līdz pat 150 grādi pēc Celsija (302 F).
Šajā temperatūrā separators starp loksnēm kūst, izraisot īssavienojumu plašākā mērogā.
Kušanas separators un pārkarsēts elektrolīts tiek pakļauts dažām īpaši sarežģītām ķīmiskām reakcijām, kas rada dažas gāzes. Šīs radītās gāzes izraisa spiediena palielināšanos akumulatorā, kas galu galā izraisa sprādzienu. Bet tas ne vienmēr ir rezultāts, dažreiz akumulators var vienkārši izspiesties un sabojāties.
1. Izmantojiet halona, halona rezerves vai ūdens dzēšamo aparātu, lai nodzēstu uguni un novērstu tā izplatīšanos uz citiem viegli uzliesmojošiem materiāliem.
2. Pēc ugunsgrēka dzēšanas aplejiet ierīci ar ūdeni vai citiem bezalkoholiskiem šķidrumiem, lai atdzesētu ierīci un novērstu papildu akumulatora elementu nokļūšanu termiski.
Un jebkurā nelaimīgā gadījumā kāds akumulators jūsu tuvumā izlemj sākt pašaizdegšanos, iepriekš sniegtais padoms no FAA (PDF fails) ir jāievēro, lai apdzēstu uguni.
Tātad, ko mēs esam iemācījušies?
Mēs varam secināt, ka akumulatoriem un komponentiem ir liela nozīme kļūmēs. Lēti lādētāji un kabeļi arī ir vienlīdz atbildīgi. Taču, ja tālrunis ilgstoši būs pieslēgts, tas to neizraisīs. Un mērķtiecīgi bojāt akumulatorus, arī tie ir zem Idioti darbā kategorija, kurā neko nevar darīt. Arī katrs akumulatora darbības traucējums nepārvēršas par TNT, daži vienkārši izspiežas, izplūst vai pārstāj darboties.
Es ceru, ka šis skaidrotājs ir zinātniski atbildējis uz virsrakstā esošo jautājumu. Ja jums ir vēl aktuālāki jautājumi, lūdzu, rakstiet mums komentāros. Laimīga un droša uzlāde.
LASI ARĪ:Vai pārnēsājama enerģijas banka varētu izglābt jūsu atvaļinājumu tāpat kā manējo?