Почему аккумулятор телефона может взорваться: более глубокий взгляд

Недавно случай был зарегистрирован 9to5Mac при этом велосипедист получил ожоги третьей степени ноги из-за возгорания его iPhone 6. То Новости о самопроизвольно возгорающихся телефонных батареях не является чем-то новым, широко освещенным ранее вместе с некоторыми ужасающими фотографиями сгоревших жертв. Тем не менее, воздух не ясен, и мы постараемся объяснить фактический научный феномен, который приводит к взрывам, за исключением тех фотографий, которые могут вызвать у вас тошноту.

Основная технология аккумуляторов в смартфонах не претерпела каких-либо новаторских достижений за последние два десятилетия, но все вокруг нее развивалось как на дрожжах. От управления батареями, методов зарядки до кабелей с встроенные ИС, сегодня мы питаем наши аккумуляторы самым изощренным способом.

Поэтому возникает вопрос, почему мы не можем уберечь эти чертовы батареи от того, чтобы они не поглотили себя и все вокруг дымом и пламенем? Что ж, чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно погрузиться в школьную науку не по шею, а по пояс.

Литий-ионные аккумуляторы «герметичны»

Структура литий-ионного аккумулятора играет очень важную роль в понимании того, почему литий-ионные аккумуляторы имеют так много предупреждений. Как показано на изображении ниже, анод и катод, два основных компонента батареи имеют форму листов. Между ними находится пористый «разделительный» лист для предотвращения короткого замыкания. Вся эта комбинация Анод-Сепаратор-Катод укладывается несколько раз в несколько миллиметров толщины вашего среднего аккумулятора смартфона.

 Такая плотная упаковка обеспечивает емкость в несколько тысяч мАч при толщине всего в несколько миллиметров, но также является неизбежным путем к катастрофе, как мы скоро увидим.

Проклятие: Термальный побег

В любой батарее, если анод и катод вступают в непосредственный контакт друг с другом, происходит короткое замыкание. Это плохо для батареи, так как увеличивает внутренняя температура аккумулятора. А в случае с литий-ионными батареями дело обстоит еще хуже, так как начинается цикл саморазряда, что еще больше повышает температуру. Это называется «тепловой побег». И это действует как предвестник взрывов.

Здесь плотно упакованная структура литий-ионных аккумуляторов является их собственным врагом, поскольку анод-катод отделен друг от друга только очень тонким сепаратором. Кроме того, высокая плотность энергии литий-ионных аккумуляторов служит топливом для огня, как только начинается термальный разгон.

Основные причины, по которым он может взорваться

Эти образующиеся газы вызывают повышение давления внутри батареи, что в конечном итоге приводит к взрыву.

Короткое замыкание в аккумуляторе не происходит само по себе. За это отвечает ряд факторов, начиная от производственного процесса и заканчивая внешними факторами, такими как зарядка и рабочая среда, которые подробно описаны ниже.

Производственные дефекты

Первая в списке причин, из-за которых ваша батарея выходит из строя, — это низкое качество изготовления и процесс. Это также основная причина, которая подтверждает тот факт, что более дешевые аккумуляторы и телефоны более восприимчивы к нему. Хотя производство литий-ионного элемента не является сложной задачей, все же необходимо поддерживать некоторый уровень контроля качества, поскольку используемые материалы опасны и нестабильны (литий).

В более дешевых батареях обычно используется сепаратор более низкого качества, который быстро изнашивается, вызывая короткое замыкание. Такие батареи также не собираются в чистой среде, что приводит к осаждению частиц вокруг клемм, что снова приводит к короткому замыканию. Внешний корпус также не на должном уровне и не способен выдерживать удары тупым предметом.

Практика зарядки

Оставить телефон заряжаться на ночь или разрядить его до 1%? Если вы сделаете обе эти вещи, не волнуйтесь, это не поджарит ваш телефон, а только со временем повлияет на здоровье вашей батареи. Литий-ионные аккумуляторы мирны в диапазоне от 3,7 до 4,2 вольт, но зарядка их выше 5 вольт или разрядка ниже 3,2 вольт спровоцирует их.

Все современные смартфоны имеют встроенную схему, предотвращающую выход напряжения за допустимые пределы, но, опять же, в более дешевых и нестандартных версиях эти схемы выходят из строя первыми. Нестандартные зарядные устройства также не менее опасны, тем более, что они связаны с питанием от сети, что может быть смертельным как для вас, так и для вашего аккумулятора.

Пользователи iPhone: У нас есть специальный руководство по зарядке айфонов правильный путь.

Физическое повреждение

Если мы посмотрим на историю поджаренных чехлов для телефонов, то первопричиной обычно считается нестандартная или поддельная батарея телефона. Но поскольку виновником в данном случае является iPhone, мы можем это исключить. Вероятная причина выглядит как сильный удар от падения, приведший к разрыву сепаратора и крупномасштабному короткому замыканию. Вот почему вам рекомендуется не забивать свой телефон в приступе ярости.

Крушитель аккумуляторов

Наконец, следует сказать немного и о тепле. Совершенно исправная высококачественная батарея также подвергается термическому разгону, если внешняя температура остается выше 60 градусов Цельсия в течение длительного времени. Поэтому не держите телефон рядом с камином, комнатным обогревателем или на солнце в течение длительного времени.

Следующая таблица от BatteryUniversity поможет вам определить безопасные температуры.

Но почему взрыв?

Не вдаваясь в технические детали, когда по любой из вышеперечисленных причин возникает тепловой разгон, нагрев внутри батареи увеличивается. Кроме того, из-за присущего феномену побега тепло внутри может достигать 150 градусов Цельсия (302 F).

При этой температуре разделитель между листами плавится, вызывая короткое замыкание в большем масштабе.

Плавящийся сепаратор и перегретый электролит подвергаются сверхсложным химическим реакциям с образованием некоторых газов. Эти образующиеся газы вызывают повышение давления внутри батареи, что в конечном итоге приводит к взрыву. Но это не всегда результат, иногда батарея может просто вздуться и выйти из строя.

1. Используйте галон, замену галона или водяной огнетушитель, чтобы потушить огонь и предотвратить его распространение на другие легковоспламеняющиеся материалы.

2. После тушения пожара обдайте устройство водой или другими безалкогольными жидкостями, чтобы охладить устройство и предотвратить тепловой разгон дополнительных элементов батареи.

И на всякий случай какой-нибудь аккумулятор поблизости решит самовозгореться, приведенный выше совет от Федеральное управление гражданской авиации (файл PDF) следует следовать, чтобы потушить огонь.

Итак, что мы узнали?

Мы можем сделать вывод, что некачественные батареи и компоненты играют важную роль в сбоях. Дешевые зарядные устройства и кабели также несут равную ответственность. Но держать телефон подключенным в течение длительного времени не приведет к этому. И целенаправленно повреждать аккумуляторы, ну те, которые попадают под Идиоты на работе категория, с которой ничего не поделаешь. Также каждая неисправная батарея не превращается в тротил, некоторые просто вздуваются, текут или перестают работать.

Я надеюсь, что этот объяснитель ответил на вопрос в заголовке с научной точки зрения. Если у вас есть еще более острые вопросы, не стесняйтесь пинговать нас через комментарии. Счастливая и безопасная зарядка.

ТАКЖЕ ЧИТАЙТЕ:Может ли портативный внешний аккумулятор спасти ваш отпуск, как он спас мой?

Последнее обновление: 03 февраля 2022 г.

Вышеупомянутая статья может содержать партнерские ссылки, которые помогают поддерживать Guiding Tech. Однако это не влияет на нашу редакционную честность. Содержание остается беспристрастным и аутентичным.