ทำไมแบตเตอรี่โทรศัพท์อาจระเบิด: มองลึกขึ้น

ล่าสุดมีการรายงานกรณีโดย 9to5Mac ที่ซึ่งนักปั่นจักรยานได้รับบาดเจ็บระดับที่สามที่ขาของเขาเนื่องจาก iPhone 6 ของเขาถูกไฟไหม้ NS ข่าว ของแบตเตอรี่โทรศัพท์ที่ลุกไหม้ได้เองตามธรรมชาตินั้นไม่ใช่ของใหม่ ก่อนหน้านี้ได้ครอบคลุมถึงภาพถ่ายที่น่ากลัวของเหยื่อที่ถูกไฟไหม้ อย่างไรก็ตาม อากาศไม่ชัดเจน และเราจะพยายามอธิบายปรากฏการณ์ทางวิทยาศาสตร์ที่เกิดขึ้นจริงซึ่งนำไปสู่การระเบิด ลบด้วยภาพถ่ายที่อาจทำให้คุณคลื่นไส้

เทคโนโลยีแบตเตอรี่หลักในสมาร์ทโฟนไม่ได้เห็นการพัฒนาที่ก้าวล้ำในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา แต่ทุกสิ่งรอบตัวมีความก้าวหน้าอย่างก้าวกระโดด ตั้งแต่การจัดการแบตเตอรี่ วิธีการชาร์จ ไปจนถึงสายเคเบิลด้วย ไอซีในตัวเรากำลังป้อนพลังงานให้กับแบตเตอรี่ของเราในรูปแบบที่ซับซ้อนที่สุดในปัจจุบัน

ดังนั้นจึงเกิดคำถามขึ้นว่า ทำไมเราไม่สามารถเก็บแบตเตอรีบ้าๆ เหล่านี้ไม่ให้ดูดกลืนตัวเองและทุกสิ่งในบริเวณใกล้เคียงด้วยควันและเปลวไฟได้? เพื่อตอบคำถามนั้น เราต้องดำดิ่งสู่วิทยาศาสตร์ระดับมัธยมปลาย ไม่ใช่คอลึกแต่สูงเอว

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 'แน่น'

โครงสร้างของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีบทบาทสำคัญในการทำความเข้าใจว่าเหตุใดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงมีคำเตือนมากมาย ดังที่แสดงในภาพด้านล่าง แอโนดและแคโทด ส่วนประกอบพื้นฐานสองอย่างของแบตเตอรี่อยู่ในรูปของแผ่น มีแผ่น 'ตัวคั่น' ที่มีรูพรุนอยู่ระหว่างทั้งสองเพื่อป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร การรวมกันทั้งหมดนี้

แอโนด-ตัวแยก-แคโทด ซ้อนกันหลายครั้งในความหนาไม่กี่มม. ของแบตเตอรี่สมาร์ทโฟนโดยเฉลี่ยของคุณ

 การบรรจุที่แน่นหนาดังกล่าวทำให้ความจุหลายพัน mAh มีความหนาเพียงไม่กี่มม. แต่ยังเป็นสูตรสำเร็จสำหรับภัยพิบัติที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ดังที่เราจะได้เห็นในเร็วๆ นี้

The Bane: Thermal Runaway

ในแบตเตอรี่ใด ๆ หากขั้วบวกและแคโทดสัมผัสกันโดยตรงจะเกิดไฟฟ้าลัดวงจร สิ่งนี้ไม่ดีสำหรับแบตเตอรี่เนื่องจากทำให้ อุณหภูมิภายในของแบตเตอรี่. และในกรณีของแบตเตอรี่ Li-ion จะแย่กว่านั้นเนื่องจากเป็นการเริ่มต้นวงจรการคายประจุเอง ซึ่งจะทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นอีก สิ่งนี้เรียกว่า 'Thermal Runaway' และสิ่งนี้ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นของการระเบิด

ที่นี่ โครงสร้างที่อัดแน่นของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นศัตรูกัน เนื่องจากขั้วบวก-แคโทดถูกแยกออกจากกันโดยใช้ตัวคั่นที่บางมาก นอกจากนี้ ความหนาแน่นพลังงานสูงของแบตเตอรี่ Li-ion ยังทำหน้าที่เป็นเชื้อเพลิงสำหรับไฟ เมื่อ Thermal Runaway เริ่มทำงาน

สาเหตุหลักที่อาจระเบิดได้

ก๊าซเหล่านี้ทำให้เกิดแรงดันภายในแบตเตอรี่จนทำให้เกิดการระเบิดในที่สุด

ไฟฟ้าลัดวงจรในแบตเตอรี่ไม่ได้เกิดขึ้นเอง มีหลายปัจจัยตั้งแต่กระบวนการผลิตไปจนถึงปัจจัยภายนอก เช่น การชาร์จและสภาพแวดล้อมในการทำงาน ซึ่งมีรายละเอียดด้านล่าง

ข้อบกพร่องในการผลิต

อันดับแรกในรายการสาเหตุที่ทำให้แบตเตอรี่ของคุณบูมคือคุณภาพและกระบวนการผลิตที่ลดลง นี่เป็นสาเหตุสำคัญที่สะท้อนความจริงที่ว่าแบตเตอรี่และโทรศัพท์ราคาถูกมีความอ่อนไหวมากกว่า แม้ว่าการผลิตเซลล์ Li-ion จะไม่ใช่วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับจรวด แต่ก็ยังต้องรักษา QC ในระดับหนึ่งไว้ เนื่องจากวัสดุที่เกี่ยวข้องมีอันตรายและไม่เสถียร (ลิเธียม)

โดยทั่วไปแล้ว แบตเตอรี่ที่ถูกกว่าจะใช้เครื่องแยกคุณภาพต่ำ ซึ่งเสื่อมคุณภาพอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร แบตเตอรี่ดังกล่าวไม่ได้ประกอบเข้าด้วยกันในสภาพแวดล้อมที่สะอาดทำให้เกิดการสะสมของอนุภาครอบขั้วอีกครั้งซึ่งนำไปสู่การลัดวงจร ตัวเคสภายนอกนั้นไม่ได้มาตรฐานและไม่เพียงพอที่จะรองรับแรงทื่อและแรงกระแทก

แนวปฏิบัติการชาร์จ

รักษาโทรศัพท์ของคุณสำหรับการชาร์จข้ามคืนหรือระบายออกจน 1%? หากคุณทำทั้งสองสิ่งนี้ ไม่ต้องกังวล โทรศัพท์จะไม่ถูกปิ้ง แต่จะส่งผลต่อสุขภาพแบตเตอรี่ของคุณเมื่อเวลาผ่านไป แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีความสงบในช่วง 3.7 ถึง 4.2 โวลต์ แต่การชาร์จเกิน 5 โวลต์หรือคายประจุต่ำกว่า 3.2 โวลต์จะกระตุ้น

สมาร์ทโฟนทุกเครื่องในปัจจุบันได้สร้างวงจรเพื่อป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินขีดจำกัด แต่อีกครั้งในรุ่นที่ถูกกว่าและไม่ได้มาตรฐาน วงจรเหล่านี้ถือเป็นครั้งแรกที่ใช้งานได้ ที่ชาร์จที่ไม่ได้มาตรฐานก็มีอันตรายพอๆ กัน ยิ่งไปกว่านั้นเพราะมันเกี่ยวข้องกับแหล่งจ่ายไฟหลัก ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อคุณและแบตเตอรี่ของคุณ

ผู้ใช้ iPhone: เรามีความมุ่งมั่น คู่มือการชาร์จไอโฟน ทางที่ถูก.

ความเสียหายทางกายภาพ

หากเราดูประวัติของเคสโทรศัพท์แบบทอดแล้ว สาเหตุหลักโดยทั่วไปจะพิจารณาว่าแบตเตอรีของโทรศัพท์ไม่ได้มาตรฐานหรือของปลอม แต่เนื่องจาก iPhone เป็นผู้ร้ายในกรณีนี้ เราสามารถแยกแยะสิ่งนั้นได้ สาเหตุที่น่าจะเป็นไปได้คือแรงกระแทกจากการล้ม ซึ่งนำไปสู่การแตกของตัวคั่นและการลัดวงจรขนาดใหญ่ นั่นเป็นเหตุผลที่คุณไม่แนะนำให้ทุบโทรศัพท์ของคุณด้วยความโกรธ

เครื่องทุบแบตเตอรี่

สุดท้ายนี้ควรพูดถึงเรื่องความร้อนสักหน่อย แบตเตอรี่คุณภาพสูงที่ละเอียดและสมบูรณ์แบบจะได้รับ Thermal Runaway หากอุณหภูมิภายนอกยังคงสูงกว่า 60 องศาเซลเซียสเป็นเวลานาน ดังนั้นอย่าวางโทรศัพท์ไว้ใกล้เตาผิง เครื่องทำความร้อนในห้อง หรือตากแดดเป็นเวลานาน

ตารางต่อไปนี้จาก BatteryUniversity จะแนะนำคุณเกี่ยวกับอุณหภูมิที่ปลอดภัย

แต่ทำไมถึงเกิดระเบิดขึ้น?

โดยไม่ต้องพูดถึงเรื่องทางเทคนิคเพิ่มเติม เมื่อเนื่องจากสาเหตุใด ๆ ข้างต้น Thermal Runaway เกิดขึ้น ความร้อนภายในแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้น นอกจากนี้เนื่องจากปรากฏการณ์ Runaway ความร้อนภายในสามารถเข้าถึงได้ถึง 150 องศาเซลเซียส (302 F).

ที่อุณหภูมินี้ ตัวคั่นระหว่างแผ่นจะละลาย ทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรในขนาดที่ใหญ่ขึ้น

ตัวแยกการหลอมละลายและอิเล็กโทรไลต์ที่ให้ความร้อนสูงเกิดปฏิกิริยาเคมีที่ซับซ้อนยิ่งยวดซึ่งทำให้เกิดก๊าซบางชนิด ก๊าซเหล่านี้ทำให้เกิดแรงดันภายในแบตเตอรี่จนทำให้เกิดการระเบิดในที่สุด แต่นั่นไม่ใช่ผลลัพธ์เสมอไป บางครั้งแบตเตอรี่อาจนูนออกมาและใช้งานไม่ได้

1. ใช้ฮาลอนแทนฮาลอนหรือเครื่องดับเพลิงน้ำเพื่อดับไฟและป้องกันการแพร่กระจายไปยังวัสดุติดไฟเพิ่มเติม

2. หลังจากดับไฟแล้ว ให้ดับอุปกรณ์ด้วยน้ำหรือของเหลวที่ไม่มีแอลกอฮอล์อื่นๆ เพื่อทำให้อุปกรณ์เย็นลงและป้องกันไม่ให้เซลล์แบตเตอรี่เพิ่มเติมเข้าถึงการระบายความร้อน

และในกรณีที่โชคร้ายแบตเตอรี่บางส่วนในบริเวณใกล้เคียงของคุณตัดสินใจที่จะเริ่มการเผาไหม้ด้วยตนเองคำแนะนำข้างต้นจาก เอฟเอเอ (ไฟล์ PDF) ควรปฏิบัติตามเพื่อดับไฟ

แล้วเราได้เรียนรู้อะไรบ้าง?

สิ่งหนึ่งที่เราสามารถสรุปได้คือแบตเตอรี่และส่วนประกอบย่อยมีบทบาทสำคัญในความล้มเหลว ที่ชาร์จราคาถูก และสายเคเบิลก็มีความรับผิดชอบเท่าเทียมกัน แต่การเสียบปลั๊กโทรศัพท์ไว้เป็นเวลานานจะไม่ทำให้เกิดสิ่งนี้ และจงใจสร้างความเสียหายให้กับแบตเตอรี่เช่นกัน สิ่งเหล่านี้อยู่ภายใต้ คนโง่ในที่ทำงาน หมวดหมู่ที่ไม่สามารถทำอะไรได้ นอกจากนี้ แบตเตอรี่ทุกก้อนที่ชำรุดจะไม่กลายเป็น TNT บางตัวเพียงแค่นูน รั่ว หรือหยุดทำงาน

ฉันหวังว่าผู้อธิบายคนนี้จะตอบคำถามในหัวข้อทางวิทยาศาสตร์ หากคุณมีคำถามที่น่าสนใจมากขึ้น อย่าลังเลที่จะส่งความคิดเห็นถึงเรา มีความสุขและปลอดภัยในการชาร์จ

ยังอ่าน:ธนาคารพลังงานแบบพกพาสามารถช่วยวันหยุดของคุณเหมือนช่วยเหมืองได้หรือไม่?