Prečo môže batéria telefónu explodovať: Hlbší pohľad
Rôzne / / February 14, 2022
Nedávno bol ohlásený prípad o 9 až 5 Mac kde cyklista utrpel popáleniny nohy tretieho stupňa v dôsledku horenia jeho iPhonu 6. The správy spontánne horiace batérie telefónov nie sú ničím novým, už predtým boli podrobne popísané spolu s niekoľkými hroznými fotografiami spálených obetí. Vzduch však nie je čistý a my sa pokúsime vysvetliť skutočný vedecký fenomén, ktorý vedie k výbuchom, bez akýchkoľvek fotografií, ktoré by vám mohli spôsobiť nevoľnosť.
Technológia základných batérií v smartfónoch nezaznamenala za posledné dve desaťročia žiadny prevratný pokrok, no všetko okolo napredovalo míľovými krokmi. Od správy batérie, metód nabíjania až po káble vstavané integrované obvody, dnes dodávame energiu našim batériám tým najsofistikovanejším spôsobom.
Vyvstáva teda otázka, prečo nemôžeme zabrániť tomu, aby tieto prekliate batérie pohltili seba a čokoľvek v okolí dymom a plameňmi? Aby sme odpovedali na túto otázku, musíme sa ponoriť do vedy na strednej škole, nie po krk, ale po pás.
Lítium-iónové batérie sú „tesné“
Štruktúra lítium-iónovej batérie hrá veľmi dôležitú úlohu pri pochopení toho, prečo sa lítium-iónové batérie dodávajú s toľkými varovaniami. Ako je znázornené na obrázku nižšie, anóda a katóda, dva základné komponenty batérie sú vo forme listov. Medzi nimi je porézna vrstva „Separator“, aby sa zabránilo skratu. Celá táto kombinácia Anóda-Separátor-Katóda sa niekoľkokrát nahromadí v hrúbke niekoľkých mm priemernej batérie smartfónu.
Takéto tesné balenie umožňuje kapacitu niekoľko tisíc mAh v hrúbke niekoľkých mm, ale je tiež nevyhnutným receptom na katastrofu, ako čoskoro uvidíme.
The Bane: Thermal Runaway
V akejkoľvek batérii, ak sa anóda a katóda dostanú do priameho vzájomného kontaktu, dôjde ku skratu. To je zlé pre batériu, pretože sa zvyšuje vnútorná teplota batérie. A v prípade lítium-iónových batérií je to horšie, pretože sa spustí cyklus samovybíjania, čím sa ďalej zvyšuje teplota. Toto sa nazýva ‚Thermal Runaway‘. A to pôsobí ako predchodca výbuchov.
Tu je tesne zabalená štruktúra lítium-iónových batérií vlastným nepriateľom, pretože anóda-katóda je oddelená len veľmi tenkým separátorom. Po spustení Thermal Runaway pôsobí ako palivo do ohňa aj vysoká hustota energie lítium-iónových batérií.
Hlavné dôvody, prečo by to mohlo explodovať
Tieto generované plyny spôsobujú zvýšenie tlaku vo vnútri batérie, čo nakoniec vedie k výbuchu.
Skrat v batérii nenastane sám od seba. Zodpovedných je množstvo faktorov, od výrobného procesu až po externé faktory, ako je nabíjanie a pracovné prostredie, ktoré sú rozvedené nižšie.
Výrobné chyby
Na prvom mieste v zozname príčin, ktoré spôsobujú boom vašej batérie, je slabá kvalita výroby a proces. Toto je tiež dominantná príčina, ktorá odráža skutočnosť, že lacnejšie batérie a telefóny sú na ňu náchylnejšie. Aj keď výroba lítium-iónových článkov nie je raketová veda, stále je potrebné zachovať určitú úroveň kontroly kvality, pretože príslušné materiály sú nebezpečné a nestabilné (lítium).
Lacnejšie batérie vo všeobecnosti používajú separátor nižšej kvality, ktorý sa rýchlo degraduje a spôsobuje skrat. Takéto batérie sa tiež nemontujú v čistom prostredí, čo spôsobuje ukladanie častíc okolo svoriek, čo opäť vedie ku skratu. Vonkajšie puzdro tiež nie je na dobrej úrovni a nie je vhodné na vydržanie tupých síl a nárazov.
Postupy nabíjania
Necháte si telefón nabiť cez noc alebo ho vybijete na 1 %? Ak urobíte obe tieto veci, nebojte sa, váš telefón sa tým neopečie, ale časom to ovplyvní iba stav batérie. Li-ion batérie sú pokojne v rozmedzí 3,7 až 4,2 voltu, no ich nabíjanie nad 5 voltov alebo vybíjanie pod 3,2 voltu ich vyprovokuje.
Všetky dnešné smartfóny majú zabudované obvody na odvrátenie napätia prekračujúceho limity, ale opäť v lacnejších a neštandardných verziách sú tieto obvody prvé, ktoré idú kaputom. Neštandardné nabíjačky sú tiež rovnako nebezpečné, o to viac, že ide o sieťové napájanie, ktoré môže byť smrteľné pre vás, ako aj pre vašu batériu.
Používatelia iPhone: Máme vyhradenú sprievodca nabíjaním iPhonov správna cesta.
Fyzické poškodenie
Ak sa pozrieme na históriu vyprážaných obalov na telefóny, za hlavnú príčinu sa vo všeobecnosti považuje neštandardná alebo falošná batéria telefónu. Ale keďže v tomto prípade je vinníkom iPhone, môžeme to vylúčiť. To, čo vyzerá ako pravdepodobná príčina, je tvrdý náraz z pádu, ktorý vedie k prasknutiu separátora a veľkému skratu. Preto vám odporúčame, aby ste v návale zlosti nebili do telefónu.
Rozbíjač batérií
Nakoniec by sa malo povedať niečo o teple. Úplne jemná, kvalitná batéria tiež prejde tepelným únikom, ak vonkajšia teplota zostane dlhší čas nad 60 stupňov Celzia. Neumiestňujte preto telefón na dlhší čas do blízkosti krbov, izbových ohrievačov alebo na slnko.
Nasledujúca tabuľka z BatteryUniversity vás prevedie bezpečnými teplotami.
Ale prečo ten výbuch?
Bez toho, aby sme sa zaoberali technickými záležitosťami, keď z niektorého z vyššie uvedených dôvodov dôjde k Thermal Runaway, teplo vo vnútri batérie sa zvýši. Navyše, kvôli prirodzenému fenoménu Runaway môže teplo vo vnútri dosiahnuť až 150 stupňov Celzia (302 F).
Pri tejto teplote sa separátor medzi listami roztaví a spôsobí skrat vo väčšom rozsahu.
Tavný separátor a prehriaty elektrolyt prechádzajú super zložitými chemickými reakciami, pri ktorých vznikajú plyny. Tieto generované plyny spôsobujú zvýšenie tlaku vo vnútri batérie, čo nakoniec vedie k výbuchu. Ale to nie je vždy výsledok, niekedy sa môže batéria jednoducho vyduť a zlyhať.
1. Na uhasenie požiaru a zabránenie jeho šíreniu na ďalšie horľavé materiály použite halónový, náhradný halónový alebo vodný hasiaci prístroj.
2. Po uhasení požiaru polejte zariadenie vodou alebo inými nealkoholickými tekutinami, aby sa zariadenie ochladilo a zabránilo sa úniku ďalších článkov batérie.
A v každom nešťastnom prípade sa niektorá batéria vo vašej blízkosti rozhodne spustiť samospaľovanie, podľa vyššie uvedených rád FAA (súbor PDF), aby ste uhasili oheň.
Čo sme sa teda naučili?
Jedna vec, ktorú môžeme uzavrieť, je, že podpriemerné batérie a komponenty zohrávajú hlavnú úlohu pri poruchách. Lacné nabíjačky a káble sú tiež rovnako zodpovedné. Ale ak necháte telefón zapojený dlhší čas, nespôsobí to. A účelovo poškodzujúce batérie, no tie patria pod Idioti v práci kategória, s ktorou sa nedá nič robiť. Každá porucha batérie sa tiež nezmení na TNT, niektoré sa len vydutia, vytečú alebo prestanú fungovať.
Dúfam, že tento vysvetľovač odpovedal na otázku v názve vedecky. Ak máte ešte pálčivejšie otázky, pokojne nám napíšte do komentárov. Šťastné a bezpečné nabíjanie.
PREČÍTAJTE SI TIEŽ:Mohla by prenosná power banka zachrániť vašu dovolenku tak, ako zachránila moju?
Posledná aktualizácia 3. februára 2022
Vyššie uvedený článok môže obsahovať pridružené odkazy, ktoré pomáhajú podporovať Guiding Tech. Nemá to však vplyv na našu redakčnú integritu. Obsah zostáva nezaujatý a autentický.