De ce ar putea exploda o baterie a unui telefon: o privire mai profundă

Recent a fost raportat un caz de 9to5Mac în care un biciclist a suferit arsuri de gradul al treilea la picior din cauza incendiului lui iPhone 6. The știri a bateriilor de telefon care prinde focul spontan nu este ceva nou, acoperit pe larg înainte, împreună cu câteva fotografii îngrozitoare ale victimelor arse. Cu toate acestea, aerul nu este limpede și vom încerca să explicăm fenomenul științific real care duce la explozii minus oricare dintre acele fotografii care ți-ar putea face greață.

Tehnologia de bază a bateriei din smartphone nu a cunoscut niciun progres revoluționar în ultimele două decenii, dar totul în jurul său a progresat vertiginos. De la gestionarea bateriei, metode de încărcare până la cablurile cu circuite integrate încorporate, alimentăm cu energie bateriile noastre în cel mai sofisticat mod astăzi.

Așa că ne pune întrebarea, de ce nu putem împiedica aceste nenorocite de baterii să nu se înghită pe ei înșiși și nimic din apropiere în fum și flăcări? Ei bine, pentru a răspunde la această întrebare, trebuie să ne aprofundăm în știința liceului, nu până la gât, ci până la talie.

Bateriile litiu-ion sunt „strânse”

Structura bateriei Li-ion joacă un rol foarte important în înțelegerea de ce bateriile Li-ion vin cu atât de multe avertismente. După cum se arată în imaginea de mai jos, Anod & Cathode, cele două componente de bază ale bateriei sunt sub formă de foi. O foaie poroasă „Separator” este prezentă între cele două pentru a preveni scurtcircuitul. Toată această combinație de Anod-Separator-Catod este stivuit de mai multe ori în grosimea de câțiva mm a bateriei medii a smartphone-ului.

 O astfel de ambalare strânsă permite capacitatea de câteva mii de mAh în doar câțiva mm de grosime, dar este și o rețetă inevitabilă pentru dezastru, așa cum vom vedea în curând.

The Bane: Thermal Runaway

În orice baterie, dacă anodul și catodul vin în contact direct unul cu celălalt, are loc un scurtcircuit. Acest lucru este rău pentru baterie, deoarece crește temperatura internă a bateriei. Și în cazul bateriilor Li-ion, este mai rău, deoarece aceasta începe un ciclu de autodescărcare, crescând și mai mult temperatura. Aceasta se numește „Fuga termică”. Și acesta acționează ca un precursor al exploziilor.

Aici, structura strâns împachetată a bateriilor cu litiu-ion este propriul său inamic, deoarece anodul-catodul sunt ținute depărtate doar de un separator foarte subțire. De asemenea, densitatea mare de energie a bateriilor Li-ion acționează ca combustibil pentru incendiu, odată ce Thermal Runaway începe.

Principalele motive pentru care ar putea exploda

Aceste gaze generate provoacă creșterea presiunii în interiorul bateriei, ducând în cele din urmă la o explozie.

Scurtcircuit într-o baterie nu are loc de la sine. Sunt responsabili o serie de factori, de la procesul de fabricație la factori externi, cum ar fi încărcarea și mediul de lucru, care sunt explicați mai jos.

Defecte de fabricație

Pe primul loc în lista de cauze care fac ca bateria să devină boom este slabă calitate și proces de fabricație. Aceasta este, de asemenea, cauza dominantă care reflectă faptul că bateriile și telefoanele mai ieftine sunt mai susceptibile la aceasta. Deși fabricarea unei celule Li-ion nu este știință rachetă, totuși trebuie menținut un anumit nivel de QC, deoarece materialele implicate sunt periculoase și instabile (Litiu).

Bateriile mai ieftine folosesc în general un separator de calitate inferioară, care se degradează rapid, provocând un scurtcircuit. De asemenea, astfel de baterii nu sunt asamblate în medii curate, ceea ce provoacă depunerea de particule în jurul terminalelor, ceea ce duce la scurtcircuitare. De asemenea, carcasa exterioară nu este la înălțime și este inadecvată pentru a susține forțele și impacturile contondente.

Practici de încărcare

Îți păstrezi telefonul pentru încărcare peste noapte sau îl epuizezi până la 1%? Dacă faceți ambele lucruri, nu vă faceți griji, telefonul nu vă va prăji, ci doar va afecta sănătatea bateriei în timp. Bateriile Li-ion sunt pașnice în intervalul de la 3,7 până la 4,2 volți, dar încărcarea lor peste 5 volți sau descărcarea lor sub 3,2 volți le va provoca.

Toate smartphone-urile din ziua de azi au circuite integrate pentru a preveni ca tensiunea să depășească limitele, dar din nou, în versiuni mai ieftine și non-standard, aceste circuite sunt primele care au ajuns. Încărcătoarele non-standard sunt, de asemenea, la fel de periculoase, cu atât mai mult pentru că implică sursa de alimentare, care poate fi letală atât pentru tine, cât și pentru baterie.

Utilizatori iPhone: Avem un dedicat ghid pentru încărcarea iPhone-urilor calea cea buna.

Vătămare corporală

Dacă ne uităm la istoria huselor de telefon prăjite, cauza principală este în general considerată a fi bateria telefonului nestandard sau falsă. Dar, având în vedere că un iPhone este vinovat în cazul de față, putem exclude acest lucru. Ceea ce pare a fi cauza probabilă este impactul puternic de la cădere, care duce la ruperea separatorului și la scurtcircuit la scară largă. De aceea, ești sfătuit să nu-ți lovești telefonul în criză de furie.

Smash baterie

În sfârșit, ar trebui spus puțin și despre căldură. O baterie perfect fină, de înaltă calitate, va suferi, de asemenea, Thermal Runaway dacă temperatura exterioară rămâne peste 60 de grade Celsius pentru o perioadă prelungită. Așadar, evitați să vă așezați telefonul lângă șeminee, încălzitoare sau la soare pentru o perioadă lungă de timp.

Următorul tabel de la BatteryUniversity vă îndrumă cu privire la temperaturile sigure.

Dar de ce explozia?

Fără a intra mai mult în chestii tehnice, atunci când, din cauza vreunuia dintre motivele de mai sus, are loc Thermal Runaway, căldura din interiorul bateriei crește. În plus, datorită fenomenului inerent Runaway, căldura din interior poate ajunge până la 150 de grade Celsius (302 F).

La această temperatură separatorul dintre foi se topește, provocând scurtcircuit la scară mai mare.

Separatorul de topire și electrolitul supraîncălzit sunt supuse unor reacții chimice super complexe producând unele gaze. Aceste gaze generate provoacă creșterea presiunii în interiorul bateriei, ducând în cele din urmă la o explozie. Dar acesta nu este întotdeauna rezultatul, uneori bateria se poate umfla și eșua.

1. Utilizați un stingător cu halon, înlocuitor cu halon sau cu apă pentru a stinge focul și a preveni răspândirea acestuia la alte materiale inflamabile.

2. După stingerea incendiului, stropiți dispozitivul cu apă sau alte lichide fără alcool pentru a răci dispozitivul și pentru a preveni ca celulele suplimentare ale bateriei să ajungă la evaporare termică.

Și în orice caz nefericit, o baterie din vecinătatea dvs. decide să înceapă autocombustia, sfatul de mai sus de la FAA (fișier PDF) trebuie urmat pentru a stinge focul.

Deci, ce am învățat?

Un lucru pe care îl putem concluziona este că bateriile și componentele sub-par joacă un rol major în defecțiuni. Incarcatoare ieftine iar cablurile sunt, de asemenea, la fel de răspunzătoare. Dar păstrarea telefonului conectat pentru perioade lungi de timp nu va cauza acest lucru. Și bateriile deteriorate intenționat, ei bine, acestea vin sub Idiotii la serviciu categorie despre care nu se poate face nimic. De asemenea, fiecare defecțiune a bateriei nu se transformă în TNT, unele doar se umflă, se scurg sau nu mai funcționează.

Sper că acest explicator a răspuns la întrebarea din titlu, științific. Dacă aveți și mai multe întrebări arzătoare, nu ezitați să ne trimiteți un ping prin comentarii. Încărcare fericită și sigură.

CITEȘTE ȘI:Ar putea un Power Bank portabil să vă salveze vacanța așa cum ar fi salvat-o pe a mea?

Ultima actualizare pe 03 februarie 2022

Articolul de mai sus poate conține link-uri afiliate care ajută la sprijinirea Guiding Tech. Cu toate acestea, nu afectează integritatea noastră editorială. Conținutul rămâne imparțial și autentic.