Waarom een telefoonbatterij zou kunnen exploderen: een diepere blik
Diversen / / December 02, 2021
Onlangs is er een geval gemeld door 9to5Mac waarin een fietser derdegraads brandwonden opliep aan zijn been doordat zijn iPhone 6 in brand vloog. De nieuws van spontaan vlam vattende telefoonbatterijen is niets nieuws, eerder uitgebreid behandeld, samen met enkele afschuwelijke foto's van verbrande slachtoffers. Toch is de lucht niet helder en we zullen proberen het eigenlijke wetenschappelijke fenomeen uit te leggen dat tot de explosies leidt, minus al die foto's die je misselijk kunnen maken.
![Leeuw vleermuis bom](/f/63596cdfd62e450f7303f30f45045c32.png)
De kernbatterijtechnologie in smartphone heeft de afgelopen twee decennia geen baanbrekende vooruitgang gezien, maar alles eromheen is met sprongen vooruitgegaan. Van batterijbeheer, oplaadmethoden tot zelfs de kabels met ingebouwde IC's, voeden we onze batterijen tegenwoordig op de meest geavanceerde manier.
Dus het roept de vraag op, waarom kunnen we niet voorkomen dat deze verdomde batterijen zichzelf en alles in de buurt overspoelen met rook en vlammen? Om die vraag te beantwoorden, moeten we een duik nemen in de middelbare schoolwetenschap, niet nekdiep maar middelhoog.
Lithium-ionbatterijen zijn 'strak'
Structuur van Li-ion-batterijen speelt een zeer belangrijke rol bij het begrijpen waarom lithium-ionbatterijen met zoveel waarschuwingen komen. Zoals te zien is in de onderstaande afbeelding, Anode & Kathode, hebben de twee basiscomponenten van de batterij de vorm van vellen. Tussen beide is een poreus ‘Separator’ vel aanwezig om kortsluiting te voorkomen. Deze hele combinatie van Anode-separator-kathode wordt meerdere keren gestapeld in de paar mm dikte van je gemiddelde smartphonebatterij.
![Lithium-ionenstructuur](/f/719e90dd2236a8d3041b91bd523b8feb.png)
Een dergelijke strakke verpakking zorgt voor een capaciteit van enkele duizenden mAh in slechts enkele mm's dikte, maar is ook een onvermijdelijk recept voor een ramp, zoals we snel zullen zien.
The Bane: Thermal Runaway
In elke batterij treedt kortsluiting op als anode en kathode in direct contact met elkaar komen. Dit is slecht voor de batterij omdat het de interne temperatuur van de batterij. En in het geval van Li-ion-batterijen is het erger, omdat hierdoor een cyclus van zelfontlading begint, waardoor de temperatuur verder stijgt. Dit wordt 'Thermal Runaway' genoemd. En dit werkt als een voorbode van explosies.
![Afb 0147](/f/c4e42699e9a90ac3b3170863500d826d.jpg)
Hier is de dicht opeengepakte structuur van lithium-ionbatterijen zijn eigen vijand, aangezien de anode-kathode uit elkaar wordt gehouden door slechts een zeer dunne separator. Ook de hoge energiedichtheid van Li-ion-batterijen fungeert als brandstof voor het vuur, zodra Thermal Runaway van start gaat.
De belangrijkste redenen waarom het zou kunnen exploderen
Deze gegenereerde gassen veroorzaken drukopbouw in de batterij, wat uiteindelijk tot een explosie leidt.
Kortsluiting in een batterij ontstaat niet vanzelf. Een aantal factoren variërend van het fabricageproces tot externe factoren, zoals opladen & werkomgeving, zijn hiervoor verantwoordelijk, die hieronder worden toegelicht.
fabricagefouten
De eerste in de lijst met oorzaken die ervoor zorgen dat uw batterij een hoge vlucht neemt, is slappe productiekwaliteit en -proces. Dit is ook de dominante oorzaak die het feit weerspiegelt dat goedkopere batterijen en telefoons er vatbaarder voor zijn. Hoewel het vervaardigen van een Li-ion-cel geen rocket science is, moet toch een bepaald niveau van kwaliteitscontrole worden gehandhaafd, aangezien de betrokken materialen gevaarlijk en onstabiel zijn (lithium).
![Fabriek 1](/f/15b27516c9a257fc9494c6a5aeaaf77b.png)
Goedkopere batterijen gebruiken over het algemeen een separator van inferieure kwaliteit, die snel degradeert en kortsluiting veroorzaakt. Dergelijke batterijen worden ook niet geassembleerd in schone omgevingen, waardoor deeltjes rond de terminals worden afgezet, wat weer leidt tot kortsluiting. De externe behuizing voldoet ook niet aan het doel en is onvoldoende om botte krachten en stoten te weerstaan.
Oplaadmethoden
Je telefoon bewaren om 's nachts op te laden of leeg te laten tot 1%? Als u beide dingen doet, hoeft u zich geen zorgen te maken, uw telefoon wordt niet geroosterd, maar zal na verloop van tijd alleen maar de gezondheid van uw batterij beïnvloeden. Li-ionbatterijen zijn rustig in het bereik van 3,7 tot 4,2 volt, maar als ze worden opgeladen boven 5 volt of ontladen onder 3,2 volt, zullen ze worden uitgelokt.
Alle smartphones van tegenwoordig hebben ingebouwde circuits om te voorkomen dat de spanning de limieten overschrijdt, maar nogmaals, in goedkopere en niet-standaard versies, zijn deze circuits de eerste die kapot gaan. Niet-standaard opladers zijn ook even gevaarlijk, vooral omdat het de netvoeding betreft, die zowel voor u als voor uw batterij dodelijk kan zijn.
iPhone-gebruikers: We hebben een toegewijde gids voor het opladen van iPhones de goede weg.
Lichamelijke schade
Als we kijken naar de geschiedenis van gefrituurde telefoonhoesjes, wordt de oorzaak over het algemeen beschouwd als de batterij van de telefoon die niet-standaard of nep is. Maar aangezien een iPhone in dit geval de boosdoener is, kunnen we dat uitsluiten. Wat de waarschijnlijke oorzaak lijkt, is de harde klap van de val, die leidde tot breuk van de afscheider en grootschalige kortsluiting. Daarom wordt u geadviseerd om uw telefoon niet in een vlaag van woede te hameren.
Batterij smasher
Tot slot moet er ook nog iets gezegd worden over warmte. Een prima, hoogwaardige batterij zal ook Thermal Runaway ondergaan als de buitentemperatuur gedurende langere tijd boven de 60 graden Celsius blijft. Plaats uw telefoon dus niet te lang in de buurt van open haarden, kamerkachels of in de zon.
De volgende tabel van BatteryUniversity begeleidt u met betrekking tot de veilige temperaturen.
![Tabel batterijtemperatuur](/f/acd097d9208fbe58c2d38ec001ba9cf3.png)
Maar waarom de explosie?
Zonder verder in te gaan op technische zaken, wanneer, vanwege een van de bovengenoemde redenen, Thermal Runaway optreedt, neemt de warmte in de batterij toe. Bovendien kan de warmte binnenin, vanwege het inherente fenomeen Runaway, oplopen tot 150 graden Celsius (302 F).
Bij deze temperatuur smelt de separator tussen de platen, waardoor op grotere schaal kortsluiting ontstaat.
De smeltscheider en het superverhitte elektrolyt ondergaan een aantal supercomplexe chemische reacties waarbij bepaalde gassen ontstaan. Deze gegenereerde gassen veroorzaken drukopbouw in de batterij, wat uiteindelijk tot een explosie leidt. Maar dat is niet altijd het resultaat, soms kan de batterij gewoon uitpuilen en falen.
1. Gebruik een halon, halonvervanger of waterblusser om het vuur te blussen en te voorkomen dat het zich verspreidt naar andere brandbare materialen.
2. Na het blussen van het vuur, dooft u het apparaat met water of andere niet-alcoholische vloeistoffen om het apparaat af te koelen en te voorkomen dat extra batterijcellen thermische uitbarsting bereiken.
En in elk ongelukkig geval besluit een batterij in uw buurt zelfverbranding te starten, het bovenstaande advies van FAA (PDF-bestand) moet worden gevolgd om het vuur te doven.
Dus wat hebben we geleerd?
Een ding dat we kunnen concluderen is dat ondermaatse batterijen en componenten een grote rol spelen bij de storingen. Goedkope opladers en kabels zijn eveneens even aansprakelijk. Maar als u uw telefoon voor langere tijd aangesloten houdt, wordt dit niet veroorzaakt. En doelbewust batterijen beschadigen, nou die vallen onder de Idioten aan het werk categorie waar niets aan gedaan kan worden. Ook verandert niet elke defecte batterij in TNT, sommige bobbelen, lekken of werken niet meer.
![Afb 0144 1](/f/1cee85a2b064a0e9683cdcb7c6fb7a0c.jpg)
Ik hoop dat deze uitleg de vraag in titel heeft beantwoord, wetenschappelijk. Als je nog meer brandende vragen hebt, kun je ons pingen via opmerkingen. Gelukkig & veilig opladen.
LEES OOK:Kan een draagbare powerbank uw vakantie redden zoals hij de mijne heeft gered?