Miért robbanhat fel egy telefon akkumulátora: mélyebb pillantás

A közelmúltban a 9to5Mac számolt be arról, hogy egy kerékpáros harmadik fokú égési sérülést szenvedett a lábának az iPhone 6 tűzgyújtása miatt. A spontán tüzet gyújtó telefon akkumulátorok híre nem új, ezeket korábban alaposan lefedték néhány égõ áldozatok szörnyû fényképével együtt. Ennek ellenére a levegő nem tiszta, és megpróbáljuk megmagyarázni a tényleges tudományos jelenséget, amely a robbanásokhoz vezet, és levonjuk azokat a képeket, amelyek émelygést okozhatnak.

Az okostelefon központi akkumulátorának technológiája az utóbbi két évtizedben nem látott úttörő fejlődést, de az egész körül ugrásszerűen haladt előre. Az akkumulátorkezeléstől, a töltési módszerektől egészen a beépített IC-vel ellátott kábelekig, ma a legkifinomultabb módon tápláljuk az akkumulátorokat.

Tehát felmerül a kérdés: miért nem akadályozhatjuk meg ezeket az átkozott elemeket, hogy elárasztják magukat és a közelben lévő anyagokat füstben és lángban? Nos, hogy ezt a kérdést megválaszoljuk, nem a nyak mélyén, hanem a derékmagasságban kell belemerülnünk a középiskolai tudományba.

A lítium-ion akkumulátorok szorosak

A Li-ion akkumulátorok felépítése nagyon fontos szerepet játszik annak megértésében, hogy a lítium-ion akkumulátorok miért tartalmaznak ilyen sok figyelmeztetést. Amint az alábbi képen, az anód és katód, az akkumulátor két alapvető alkotóeleme lap alakú. A kettő között porózus 'elválasztó' lemez van, hogy megakadályozzák a rövidzárlatot. Az Anód-elválasztó-katód teljes kombinációja többször egymásra helyezve az okostelefon átlagos akkumulátorának néhány mm vastagságában.

Az ilyen szoros csomagolás lehetővé teszi a több ezer mAh kapacitást, néhány mm vastagságban, de ugyanakkor elkerülhetetlen recept a katasztrófa számára, amint azt hamarosan látni fogjuk.

The Bane: Hőszakadás

Bármely akkumulátor esetén, ha az anód és a katód közvetlenül érintkeznek egymással, rövidzárlat lép fel. Ez káros az akkumulátorra, mivel növeli az akkumulátor belső hőmérsékletét. És a lítium-ion akkumulátorok esetében még rosszabb, mivel ez elindítja az önkisülés ciklust, tovább növelve a hőmérsékletet. Ezt úgy hívják, hogy „Thermal Runaway”. És ez a robbanások előfutára.

Itt a lítium-ion akkumulátorok szorosan csomagolt szerkezete a saját ellensége, mivel az anód-katódot csak egy nagyon vékony elválasztóelem tartja távol egymástól. Ugyancsak a Li-ion akkumulátorok nagy energia sűrűsége tüzelőanyagként működik, ha a Thermal Runaway elindul.

A fő okok, amelyek miatt felrobbanhat

Ezek a keletkező gázok az akkumulátor belsejében a nyomás felhalmozódását idézhetik elő, ami végül robbanáshoz vezet.

Az akkumulátor rövidzárlata önmagában nem fordul elő. Számos tényező felelős a gyártási folyamattól a külső tényezőkig, mint például a töltés és a munkakörnyezet, amelyeket az alábbiakban részletezünk.

Gyártási hibák

Az akkumulátor fellendülését okozó okok listájának elsőként a gyártás minősége és folyamata lassú. Ez is a domináns ok, amely visszhangozza azt a tényt, hogy az olcsóbb akkumulátorok és telefonok érzékenyebbek rá. Míg a Li-ion cellák gyártása nem rakétatudomány, a QC bizonyos szintjét továbbra is fenn kell tartani, mivel az érintett anyagok veszélyesek és instabilok (lítium).

Az olcsóbb akkumulátorok általában alacsonyabb minőségű elválasztót használnak, amely gyorsan lebomlik, rövidzárlatot okozva. Az ilyen akkumulátorokat szintén nem szerelik be tiszta környezetben, ami a részecskék lerakódását a terminálok körül ismét rövidzárlathoz vezet. A külső burkolat szintén nem felel meg a jelig, és nem megfelelő a tompa erők és ütések fenntartásához.

Töltési gyakorlatok

Tartsa-e telefonját egy éjszakán keresztül töltésig vagy 1% -ig? Ha mindkettőt megteszi, ne aggódjon, az nem hozza meg a telefont, hanem csak idővel befolyásolja az akkumulátor egészségét. A Li-ion akkumulátorok 3, 7–4, 2 V feszültség alatt állnak, de 5 V feletti töltés vagy 3, 2 V alatti töltés provokálja őket.

Ma minden okostelefon beépített áramkört épített be a határon túli feszültség elkerülésére, de ismét olcsóbb és nem szabványos verziókban ezek az áramkörök először kaputak. A nem szabványos töltők szintén veszélyesek, még inkább azért, mert magában foglalja a hálózati tápellátást, amely halálos lehet az ön számára, és az akkumulátort is.

iPhone felhasználók: Egy külön útmutatónk van az iPhone telefonok helyes töltésére.

Fizikai sérülés

Ha megnézzük a sült telefonos esetek történetét, akkor a kiváltó okot általában a telefon akkumulátorának tekintik, amely nem szabványos vagy hamis. De ha ebben az esetben iPhonenak tekintjük a tetteset, ezt kizárhatjuk. A valószínű ok az esés által okozott kemény ütés, amely az elválasztó megrepedéséhez és a nagy léptékű rövidzárlathoz vezet. Ezért javasoljuk, hogy ne dörzsölje telefonját dühre.

Az akkumulátor smasher

Végül, még egy kicsit el kell mondani a hőről. Egy tökéletesen kiváló, kiváló minőségű akkumulátor termikus elszivárgáson esik át, ha a külső hőmérséklet hosszabb ideig 60 Celsius fok felett marad. Ezért kerülje hosszabb ideig a telefont kandallók, fűtőtest vagy napfény közelében.

Az BatteryUniversity következő táblázata ismerteti a biztonságos hőmérsékleteket.

De miért a robbanás?

Anélkül, hogy jobban bele kellene foglalkoznom a műszaki dolgokkal, amikor a fenti okok bármelyike ​​miatt megtörténik a hőelvezetés, megnő az akkumulátor hője. Ezenkívül a Runaway velejáró jelensége miatt a belső hő elérheti 150 Celsius fokot.

Ezen a hőmérsékleten a lapok közötti szétválasztó megolvad, ami rövidzárlatot okoz nagyobb méretekben.

Az olvadó szeparátor és a szuperhevített elektrolit némely szuper komplex kémiai reakción megy keresztül, amely bizonyos gázokat eredményez. Ezek a keletkező gázok az akkumulátor belsejében a nyomás felhalmozódását idézhetik elő, ami végül robbanáshoz vezet. De ez nem mindig az eredmény, néha az akkumulátor elcsúszhat és meghibásodhat.

1. Használjon Halon, Halon csereanyagot vagy vízoltó készüléket a tűz oltásához és annak további tűzveszélyes anyagokba történő elterjedésének megakadályozásához.

2. A tűz oltása után mossa meg a készüléket vízzel vagy más alkoholmentes folyadékkal, hogy lehűtse az eszközt, és megakadályozza, hogy a további akkumulátorcellák elérjék a hőszivárgást.

És bármilyen szerencsétlen esetben a közelben található akkumulátor úgy dönt, hogy öngyulladást indít el, a tűz eloltására a FAA fenti ajánlásait (PDF fájl) kell követni.

Szóval mit tanultunk?

Egy dolgot arra lehet következtetni, hogy az akkumulátorok és alkatrészeik nagy szerepet játszanak a hibákban. Az olcsó töltők és kábelek szintén felelősek. A telefon hosszabb ideig tartó csatlakoztatása azonban ezt nem okozza. És az akkumulátorok szándékos károsítása, ide tartoznak a Munka idióták kategóriájába, amelyeknél semmit sem lehet tenni. Ugyanakkor minden akkumulátor hibás működése nem válik TNT-re, némelyik csak kibomlik, szivárog vagy nem működik.

Remélem, hogy ez a magyarázó tudományos szempontból megválaszolta a címben szereplő kérdést. Ha még több kérdése van, kérjük, kommentáljon minket. Boldog és biztonságos töltés.

SZOLGÁLTATÁS: Megmentheti-e egy hordozható Power Bank az üdülését, mint az enyém?