Zašto bi baterija telefona mogla eksplodirati: dublji pogled

Nedavno je izvijestio o slučaju 9to5Mac, gdje je biciklista zadobio opekline trećeg stupnja na nozi zbog zapaljene iPhone 6. Vijest o spontano hvatanju baterija telefona nije ništa novo, već je prije spomenuto nekoliko strašnih fotografija spaljenih žrtava. Pa ipak, zrak nije čist i pokušat ćemo objasniti stvarni znanstveni fenomen koji dovodi do eksplozija umanjenih bilo koje od tih fotografija koje bi vam mogle činiti mučninu.

Osnovna tehnologija baterija u pametnom telefonu nije primijetila revolucionarni napredak u posljednja dva desetljeća, ali sve oko njega napredovalo je skokovima i granicama. Od upravljanja baterijama, načina punjenja pa sve do kablova s ​​ugrađenim intelektualnim napajanjem, danas napajamo naše baterije na najsofisticiraniji način.

Stoga se postavlja pitanje, zašto ne bismo mogli spriječiti da ove proklete baterije ne zapnu u sebe i bilo šta u blizini u dimu i plamenu? Pa da bismo odgovorili na to pitanje moramo zaroniti u srednjoškolsku znanost, ne u vratu, već u struku.

Litij-jonske baterije su "čvrste"

Struktura Li-ion baterija igra vrlo važnu ulogu u razumijevanju zašto litij-ionske baterije dolaze s toliko upozorenja. Kao što je prikazano na slici dolje, Anode i katoda, dvije osnovne komponente baterije su u obliku listova. Između njih postoji porozni lim za odvajanje koji sprečava kratki spoj. Ova cijela kombinacija Anode-separator-katoda složena je nekoliko puta u debljini od nekoliko mm vašeg prosječnog baterija pametnog telefona.

Takvo čvrsto pakiranje omogućava kapacitet od nekoliko tisuća mAh debljine svega nekoliko mm, ali je i nezaobilazan recept za katastrofe, kao što ćemo uskoro vidjeti.

The Bane: Termalno bijeg

U bilo kojoj bateriji, ako anoda i katoda dolaze u neposredan dodir jedni s drugima, dolazi do kratkog spoja. To je loše za bateriju, jer povećava unutarnju temperaturu baterije. A u slučaju Li-ion baterija, još je gore jer započinje ciklus samopražnjenja, dodatno povećavajući temperaturu. To se naziva 'Toplinsko bježanje'. A to djeluje kao prethodnica eksplozija.

Ovdje je usko nabijena struktura litijum-jonskih baterija vlastiti neprijatelj jer je anodna katoda odvojena od strane vrlo tankog separatora. Također, visoka gustoća energije Li-ion baterija djeluje kao gorivo za vatru, nakon što Thermal Runaway počne.

Glavni razlozi zašto to može eksplodirati

Ti generirani plinovi uzrokuju nakupljanje tlaka unutar akumulatora, što u konačnici vodi do eksplozije.

Kratki spoj u akumulatoru ne nastaje sam od sebe. Brojni su čimbenici u rasponu od proizvodnog procesa do vanjskih čimbenika, poput punjenja i radnog okruženja, koji su razrađeni u nastavku.

Defekti proizvodnje

Prvo na popisu uzroka zbog kojih se baterija neprestano povećava u proizvodnji i kvaliteti procesa. To je također dominantan uzrok koji odjekuje u činjenicu da su mu jeftiniji baterije i telefoni podložniji. Iako izrada ćelije za Li-ion nije raketna znanost, još uvijek se mora održavati određena razina QC-a jer su materijali uključeni opasno i nestabilno (litij).

Jeftinije baterije obično koriste separator slabije kvalitete, koji se brzo degradira uzrokujući kratki spoj. Takve se baterije također ne sastavljaju u čistom okruženju što uzrokuje taloženje čestica oko terminala, što opet dovodi do kratkog spoja. Vanjsko kućište također nije odgovarajuće i neadekvatno je za održavanje tupih sila i udara.

Praksa punjenja

Imate li telefon za punjenje preko noći ili pražnjenje do 1%? Ako radite obje ove stvari, ne brinite, telefon neće nazdraviti, već će vremenom samo utjecati na zdravlje vaše baterije. Li-ionske baterije su miroljubive u rasponu od 3, 7 do 4, 2 volta, ali punjenje ih iznad 5 volti ili pražnjenje ispod 3, 2 volta će ih izazvati.

Svi pametni telefoni danas imaju ugrađene sklopove kako bi spriječili napon koji prelazi granice, ali opet kod jeftinijih i nestandardnih verzija, ti sklopovi prvi su na kaputu. Nestandardni punjači također su jednako opasni, čak i više jer uključuju napajanje mrežom, što može biti smrtonosno za vas kao i vašu bateriju.

Korisnici iPhonea: Imamo poseban vodič za punjenje iPhonea na pravi način.

Fizičko oštećenje

Ako pogledamo povijest prštenih telefonskih slučajeva, osnovnim razlogom smatra se da je baterija telefona nestandardna ili lažna. Ali u ovom slučaju krivac je kako je iPhone krivac, to možemo isključiti. Ono što izgleda kao vjerojatni uzrok je teški utjecaj od pada, što dovodi do puknuća separatora i velikog kratkog spoja. Zbog toga se savjetuje da ne udarate telefon u skladu s bijesom.

Razbijanje baterije

Na kraju, malo bi se trebalo reći i o vrućini. Potpuno fina, visokokvalitetna baterija također će se podvrgnuti Thermal Runawayu, ako vanjska temperatura duže vrijeme ostane iznad 60 Celzijevih stupnjeva. Stoga izbjegavajte da dulje vrijeme postavljate telefon u blizini kamina, grijača u sobi ili na suncu.

Sljedeća tablica BatteryUniversity vodi vas prema sigurnim temperaturama.

Ali zašto eksplozija?

Ne upuštajući se više u tehničke stvari, kada se zbog nekog od gore navedenih razloga dogodi Thermal Runaway, toplina unutar akumulatora raste. Nadalje, zbog urođenog fenomena bijega, toplina unutar može doseći i do 150 Celzijevih stupnjeva (302 F).

Pri toj temperaturi se razdvaja između listova, što uzrokuje kratki spoj na većoj skali.

Odvajač za taljenje i super zagrijani elektrolit prolaze neke super složene kemijske reakcije stvarajući neke plinove. Ti generirani plinovi uzrokuju nakupljanje tlaka unutar akumulatora, što u konačnici vodi do eksplozije. Ali to nije uvijek rezultat, ponekad se baterija može samo naduvati i pokvariti.

1. Za gašenje vatre i sprečavanje širenja na dodatne zapaljive materijale upotrijebite zamjensku halonu, halon ili aparat za gašenje vode.

2. Nakon gašenja vatre, mazite uređaj vodom ili drugim bezalkoholnim tekućinama kako biste uređaj ohladili i spriječili da dodatne baterije baterija dođu do termičkog otpada.

A u svakom nesretnom slučaju neka baterija u vašoj blizini odluči započeti samo sagorijevanje, za uklanjanje vatre treba slijediti gore navedeni savjet FAA (PDF datoteka).

Pa što smo naučili?

Ono što možemo zaključiti je da pod-parne baterije i komponente igraju glavnu ulogu u kvarovima. Jednako su odgovorni i jeftini punjači i kablovi. No to neće prouzrokovati dulje vrijeme ako držite telefon uključen. I namjerno oštećuju baterije, oni spadaju u kategoriju Idioti na djelu oko koje se ništa ne može učiniti. Također se svaka neispravnost baterije ne pretvori u TNT, a neke se samo izboče, cure ili prestanu raditi.

Nadam se da je ovaj objašnjavatelj znanstveno odgovorio na naslovno pitanje. Ako imate još gorućih pitanja, slobodno nam pišite putem komentara. Sretno i sigurno punjenje.

TAKO PROČITAJTE: Može li prijenosna banka moći uštedjeti vaš odmor kao da je to spasilo moje?