Почему аккумулятор телефона может взорваться: более глубокий взгляд

Недавно о случае сообщил 9to5Mac в котором велосипедист получил ожог ноги третьей степени из-за возгорания его iPhone 6. В Новости Самопроизвольно возгорание аккумуляторных батарей телефона - это не что-то новое, о чем ранее подробно рассказывалось вместе с ужасными фотографиями сожженных жертв. Тем не менее, воздух непонятен, и мы попытаемся объяснить реальное научное явление, которое приводит к взрывам, за вычетом любых фотографий, которые могут вызвать у вас тошноту.

Технология основных аккумуляторов в смартфонах не претерпела каких-либо революционных изменений за последние два десятилетия, но все вокруг нее прогрессировало семимильными шагами. От управления аккумулятором и способов зарядки до кабелей с встроенные ИС, сегодня мы подаем питание на наши батареи самым изощренным способом.

Возникает вопрос, почему мы не можем удержать эти проклятые батареи от поглощения дыма и пламени самих себя и всего, что находится поблизости? Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно погрузиться в науку в старших классах, но не по шею, а по пояс.

Литий-ионные батареи «жесткие»

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

 Такая плотная упаковка обеспечивает емкость в несколько тысяч мАч при толщине всего в несколько миллиметров, но также является неизбежным рецептом катастрофы, как мы вскоре увидим.

Бэйн: Термический побег

В любом аккумуляторе, если анод и катод входят в прямой контакт друг с другом, происходит короткое замыкание. Это плохо для батареи, так как увеличивает внутренняя температура батареи. А в случае литий-ионных аккумуляторов все еще хуже, так как это запускает цикл саморазряда, дополнительно повышая температуру. Это называется «термический побег». И это служит предвестником взрывов.

В этом случае плотно упакованная структура литий-ионных батарей является их собственным врагом, поскольку анод-катод отделены друг от друга очень тонким разделителем. Кроме того, высокая плотность энергии литий-ионных аккумуляторов действует как топливо для огня, когда начинается Thermal Runaway.

Основные причины, по которым он может взорваться

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

Короткое замыкание в батарее не происходит само по себе. За это отвечает ряд факторов, от производственного процесса до внешних факторов, таких как зарядка и рабочая среда, которые подробно описаны ниже.

Производственные дефекты

Первая в списке причин, из-за которых ваша батарея разряжается, - это невысокое качество производства и низкие производственные процессы. Это также основная причина, которая перекликается с тем фактом, что более дешевые батареи и телефоны более восприимчивы к ней. Хотя производство литий-ионных элементов - это не ракетостроение, все же необходимо поддерживать определенный уровень контроля качества, поскольку используемые материалы опасны и нестабильны (литий).

В более дешевых батареях обычно используется сепаратор худшего качества, который быстро разрушается, вызывая короткое замыкание. Такие батареи также не собираются в чистой окружающей среде, что приводит к осаждению частиц вокруг клемм, что снова приводит к короткому замыканию. Внешний кожух также не на должном уровне и не способен выдерживать тупые силы и удары.

Практика зарядки

Держите телефон для зарядки на ночь или разряжаете его до 1%? Если вы сделаете и то, и другое, не волнуйтесь, это не заставит ваш телефон поджариться, а только со временем повлияет на здоровье вашего аккумулятора. Литий-ионные аккумуляторы миролюбивы в диапазоне от 3,7 до 4,2 вольт, но зарядка их более чем на 5 вольт или разрядка ниже 3,2 вольт их спровоцирует.

Все современные смартфоны имеют встроенную схему, предотвращающую выход напряжения за установленные 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 для вас, а также для вашей батареи.

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

Физическое повреждение

Если мы посмотрим на историю жареных чехлов для телефонов, то основной причиной обычно считается нестандартная или поддельная батарея телефона. Но, поскольку в данном случае виноват iPhone, мы можем это исключить. Похоже, что вероятная причина - это сильный удар от падения, приведший к разрыву сепаратора и крупномасштабному короткому замыканию. Вот почему не рекомендуется в ярости забивать телефон.

Разрушитель аккумуляторов

Наконец, следует еще немного сказать о тепле. Совершенно исправный, высококачественный аккумулятор также подвергнется тепловому разгону, если внешняя температура будет оставаться выше 60 градусов по Цельсию в течение длительного времени. Поэтому не кладите телефон рядом с каминами, обогревателями или на солнце в течение длительного времени.

Следующая таблица от BatteryUniversity поможет вам определить безопасные температуры.

Но почему взрыв?

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

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

В плавильном сепараторе и перегретом электролите происходят сверхсложные химические реакции с образованием некоторых газов. Эти образовавшиеся газы вызывают повышение давления внутри батареи, что в конечном итоге приводит к взрыву. Но это не всегда результат, иногда батарея просто вздувается и выходит из строя.

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

2. После тушения пожара облейте устройство водой или другой безалкогольной жидкостью, чтобы охладить устройство и предотвратить разгон дополнительных элементов батареи.

И в любом неудачном случае какая-то батарея в непосредственной близости от вас решит начать самовозгорание, приведенный выше совет от FAA (PDF-файл), чтобы потушить огонь.

Итак, что мы узнали?

Можно сделать вывод, что некачественные батареи и компоненты играют основную роль в сбоях. Недорогие зарядные устройства и кабели также несут равную ответственность. Но если держать телефон включенным в течение длительного времени, этого не произойдет. И намеренно повреждайте батареи, ну те, которые попадают под Идиоты на работе категория, с которой ничего нельзя поделать. Также каждая неисправная батарея не превращается в TNT, некоторые просто вздуваются, протекают или перестают работать.

Я надеюсь, что этот объяснитель дал научный ответ на поставленный в заголовке вопрос. Если у вас есть еще более животрепещущие вопросы, напишите нам в комментариях. Счастливая и безопасная зарядка.

ТАКЖЕ ПРОЧИТАЙТЕ:Может ли портативный внешний аккумулятор спасти ваш отпуск, как мой?