Zakaj lahko baterija telefona eksplodira: globlji pogled

Pred kratkim je primer prijavil 9to5Mac pri čemer je kolesar utrpel opekline tretje stopnje noge, ker se mu je iPhone 6 zagorel. The novice telefonskih baterij, ki se spontano vnamejo v ogenj, ni nič novega, o čemer smo že obširno poročali skupaj z nekaj grozljivimi fotografijami opečenih žrtev. Vendar pa zrak ni jasen in poskušali bomo razložiti dejanski znanstveni pojav, ki vodi do eksplozij, brez katere koli od tistih fotografij, zaradi katerih bi vam lahko postalo slabo.

Osnovna tehnologija baterij v pametnem telefonu v zadnjih dveh desetletjih ni doživela nobenega prelomnega napredka, a vse okoli nje je napredovalo skokovito. Od upravljanja baterije, načinov polnjenja do enakomernih kablov vgrajene IC, danes napajamo z energijo naše baterije na najbolj izpopolnjen način.

Zato se postavlja vprašanje, zakaj ne moremo preprečiti, da bi te preklete baterije zajeli same sebe in vse v bližini v dimu in plamenu? No, da bi odgovorili na to vprašanje, se moramo potopiti v srednješolsko naravoslovje, ne do vratu, ampak do pasu.

Litij-ionske baterije so "tesne"

Struktura litij-ionske baterije igra zelo pomembno vlogo pri razumevanju, zakaj imajo litij-ionske baterije toliko opozoril. Kot je prikazano na spodnji sliki, anoda in katoda, sta dve osnovni komponenti baterije v obliki listov. Med obema je prisotna porozna plošča 'separator', ki preprečuje kratek stik. Celotna ta kombinacija Anoda-Separator-Katoda je večkrat zložen v nekaj mm debeline vaše povprečne baterije pametnega telefona.

 Tako tesno pakiranje omogoča nekaj tisoč mAh kapacitete v le nekaj mm debeline, a je tudi neizogiben recept za katastrofo, kot bomo kmalu videli.

The Bane: Thermal Runaway

V kateri koli bateriji, če sta anoda in katoda v neposrednem stiku med seboj, pride do kratkega stika. To je slabo za baterijo, saj povečuje notranja temperatura baterije. In v primeru litij-ionskih baterij je slabše, saj se s tem začne cikel samopraznjenja, kar dodatno zvišuje temperaturo. To se imenuje "Termalni pobeg". In to deluje kot predhodnik eksplozij.

Tukaj je tesno zapakirana struktura litij-ionskih baterij lasten sovražnik, saj anodo-katodo ločuje le zelo tanek separator. Tudi visoka energijska gostota litij-ionskih baterij deluje kot gorivo za ogenj, ko se Thermal Runaway začne.

Glavni razlogi, zakaj lahko eksplodira

Ti nastali plini povzročajo nastajanje tlaka v bateriji, kar na koncu povzroči eksplozijo.

Kratek stik v bateriji se ne pojavi sam. Odgovorni so številni dejavniki, od proizvodnega procesa do zunanjih dejavnikov, kot sta polnjenje in delovno okolje, ki so podrobno opisani v nadaljevanju.

Napake v proizvodnji

Prvi na seznamu vzrokov, zaradi katerih se vaša baterija razmahne, je šibka kakovost proizvodnje in proces. To je tudi prevladujoči vzrok, ki odmeva dejstvo, da so cenejše baterije in telefoni bolj dovzetni za to. Čeprav proizvodnja litij-ionske celice ni raketna znanost, je treba še vedno vzdrževati določeno raven QC, saj so vpleteni materiali nevarni in nestabilni (litij).

Cenejše baterije običajno uporabljajo separator slabše kakovosti, ki se hitro razgradi in povzroči kratek stik. Takšne baterije tudi niso sestavljene v čistih okoljih, kar povzroča odlaganje delcev okoli terminalov, kar spet vodi do kratkega stika. Zunanje ohišje prav tako ni primerno in ni primerno za prenašanje topih sil in udarcev.

Prakse polnjenja

Ali obdržite telefon za polnjenje čez noč ali ga izpraznite do 1 %? Če naredite obe stvari, ne skrbite, vaš telefon ne bo zapekel, ampak bo sčasoma vplivalo samo na zdravje vaše baterije. Li-ionske baterije so mirne v območju od 3,7 do 4,2 voltov, vendar jih bo izzvalo polnjenje nad 5 voltov ali praznjenje pod 3,2 volta.

Vsi današnji pametni telefoni imajo vgrajena vezja za preprečevanje napetosti, ki presega meje, vendar spet v cenejših in nestandardnih različicah, ta vezja so prva, ki gredo kaput. Enako nevarni so tudi nestandardni polnilniki, še bolj, ker gre za omrežno napajanje, ki je lahko smrtno nevarno za vas in vašo baterijo.

Uporabniki iPhone-a: Imamo posvečeno vodnik za polnjenje iPhonov pravi način.

Fizična poškodba

Če pogledamo zgodovino ocvrtih telefonskih etuijev, se za osnovni vzrok na splošno šteje, da je baterija telefona nestandardna ali ponaredek. Ker pa je v tem primeru krivec iPhone, lahko to izključimo. Videti je, da je verjeten vzrok močan udarec zaradi padca, ki vodi do zloma separatorja in velikega kratkega stika. Zato vam svetujemo, da v navalu besa ne udarjate po telefonu.

Razbijalec baterije

Na koncu je treba povedati še nekaj o toploti. Popolnoma fina, visokokakovostna baterija bo podvržena tudi Thermal Runaway, če zunanja temperatura ostane dlje časa nad 60 stopinj Celzija. Zato ne postavljajte telefona v bližino kaminov, sobnih grelnikov ali na sonce dlje časa.

Naslednja tabela BatteryUniversity vas vodi glede varnih temperatur.

Toda zakaj eksplozija?

Ne da bi se spuščali bolj v tehnične stvari, ko zaradi katerega koli od zgornjih razlogov pride do Thermal Runaway, se toplota v bateriji poveča. Poleg tega lahko zaradi inherentnega fenomena Runaway toplota v notranjosti doseže do 150 stopinj Celzija (302 F).

Pri tej temperaturi se separator med listi stopi, kar povzroči kratek stik v večjem obsegu.

Talilni separator in pregret elektrolit sta podvržena nekaterim superkompleksnim kemičnim reakcijam, ki proizvajajo nekaj plinov. Ti nastali plini povzročajo nastajanje tlaka v bateriji, kar na koncu povzroči eksplozijo. Toda to ni vedno rezultat, včasih se lahko baterija samo izboči in odpove.

1. Za gašenje požara in preprečitev njegovega širjenja na dodatne vnetljive materiale uporabite halonski, halonski nadomestni ali vodni gasilni aparat.

2. Po gašenju požara napravo polijte z vodo ali drugimi brezalkoholnimi tekočinami, da ohladite napravo in preprečite, da bi dodatne celice akumulatorja dosegle toplotni pobeg.

In v vsakem nesrečnem primeru se kakšna baterija v vaši bližini odloči za samoizgorevanje, zgornji nasvet FAA (datoteka PDF) je treba slediti, da ugasnete ogenj.

Kaj smo se torej naučili?

Ena stvar, ki jo lahko sklepamo, je, da imajo pri okvarah veliko vlogo baterije in komponente, ki niso enake vrednosti. Poceni polnilci in kabli so prav tako odgovorni. Toda dolgotrajno držanje telefona priklopljenega tega ne bo povzročilo. In namenoma poškodujejo baterije, no te spadajo pod Idioti pri delu kategorijo, glede katere ni mogoče storiti ničesar. Prav tako se vsaka okvara baterije ne spremeni v TNT, nekatere samo izbočijo, puščajo ali prenehajo delovati.

Upam, da je ta razlagalec znanstveno odgovoril na vprašanje v naslovu. Če imate še bolj pereča vprašanja, nam pišite prek komentarjev. Srečno in varno polnjenje.

PREBERITE TUDI:Bi lahko prenosni napajalnik rešil vaše počitnice, kot je rešil moje?

Nazadnje posodobljeno 3. februarja 2022

Zgornji članek lahko vsebuje pridružene povezave, ki pomagajo podpirati Guiding Tech. Vendar to ne vpliva na našo uredniško integriteto. Vsebina ostaja nepristranska in pristna.