Što čini bateriju telefona da eksplodira?

Eksplodiranje razgovora o bateriji trenutno je nemoguće izbjeći zahvaljujući problemu sa Samsung Galaxy Note 7. Dobra je rasprava: što više ljudi govori o tome, manja je vjerojatnost da će se dijete ozlijediti od kvar baterije. Koliko god mrzimo vidjeti proizvod koji volimo da imamo problema sa sigurnošću, mrzimo kada se ljudi puno više povređuju.

No Note 7 nije prvi telefon koji je ikad prošao kroz probleme s baterijom i neće biti zadnji. Uvijek će postojati izolirani slučajevi propusta u baterijama dok koristimo telefone s litij-ionskim ćelijama, a Note 7 nije prvi telefon čijoj je bateriji potrebno široko prisjećanje, jer nešto nije u redu ispod haube - kao što je to Nokia obožavatelji previše dobro znaju. Događa se. To nikad nije dobra stvar, ali jest stvar. Razgovarajmo o tome zašto se to može dogoditi.

Kako radi baterija vašeg telefona

Prvo što trebamo razumjeti je kako točno radi litij-ionska baterija u vašem telefonu. Ime nam daje nagovještaj - elektricitet se prenosi s jedne elektrode na drugu pomoću nabijenih litijevih iona.

Električna energija zadovoljava kemiju i metalurgiju - to omogućuje akumulator.

Litij-ionske baterije skladište, prenose i oslobađaju energiju zbog prirodnih kemijskih reakcija. Akumulator ima dvije elektrode - anodu i katodu. Katoda je spojena na pozitivnu (+) vezu na bateriji i drži pozitivno nabijene ione, a anoda je povezana s negativnim (-) vezom i drži (pogodili ste) negativno nabijene ione.

Između dvije elektrode nalazi se ono što se naziva elektrolit. Elektrolit u litijevoj bateriji je (obično) pasta od organskog otapala koja u svom sastavu ima jako velik broj metalnih soli (u većini slučajeva taj metal je litij). To ga čini električno vodljivim - kroz njega može proći električna energija. Anoda i katoda su u elektrolitu i razdvojeni su fizičkom barijerom tako da se ne mogu dodirivati.

Kad ispraznite bateriju (kada koristite telefon i ne punite je), katoda gura svoje pozitivno nabijene ione i negativno nabijena anoda ih privlači. Električna energija istječe iz anode, kroz vaš uređaj, a zatim natrag do katode. Da, električna energija putuje kroz petlju i ne "troši se" napajanjem. Kad napunite telefon, događa se obrnuto i ioni putuju od katode kroz elektrolit do anode.

Litij je savršen element za punjive baterije: lagan je, lako se puni i dugo drži baterije.

Kad ti ioni dođu u kontakt s nabijenim atomima u elektrodi, elektrokemijska reakcija nazvana redukcija oksidacije (redoks) oslobađa nabijene elektrone da iskoče kroz kontakte akumulatora, koji su spojeni na elektrode. Ovo nastavlja puniti litijeve ione u elektrolitu sve dok ne ostane dovoljno što može zadržati pozitivan naboj koji je dovoljno jak da se kreće kroz elektrolitnu pastu i vaša se baterija više neće puniti.

Litij je najlakši metal - broj tri na periodičnoj tablici. Također je vrlo uzbudljiv, što olakšava stvaranje snažne kemijske reakcije. To ga čini gotovo savršenim metalom za korištenje u prijenosnoj punjivoj bateriji. Lagano je, lako se puni i dugo zadržava naboj.

Što može dovesti do eksplozije baterije?

Za početak, definirajmo što znači eksplozija u ovom slučaju. Elektrolitna pasta unutar litij-ionske baterije izuzetno je hlapljiva. Može (i hoće) silovito reagirati na druge metale i ima tačku topljenja (180 stupnjeva Celzija). Unutar zatvorenog kućišta akumulatora može se stvoriti tlak dok se kućište ne raspadne, a zatim brzo izaći. Tlak vrši ekstremno vruća tekućina elektrolita zbog čega se druge stvari mogu zapaliti. Neke litijeve baterije provjetravaju se s otvorima za odvod kako ne bi pukle pod pritiskom. Kada se kućište akumulatora rasprsne i pregrijana tekućina natopljena otopljenim metalima izbaci pod pritiskom, to uzrokuje eksploziju.

Postoje dva jednostavna načina za eksploziju litijske baterije - vrućina i fizička oštećenja. Pogledajmo oba.

Pregrijavanje i prekomjerno punjenje

To je najčešći razlog zašto baterija ne radi. U krugu punjenja nešto pođe po zlu, a ulazna snaga i dalje pokreće kemijsku reakciju. Jedno mjesto u bateriji vremenom će se pregrijati i, budući da se još uvijek puni, ne može se ohladiti, uzrokujući ono što je poznato kao toplinsko bježanje.

U tom slučaju vrući dio počinje stvarati vlastitu toplinu, zbog čega se druga područja u elektrolitu pregrijavaju, a oni uzrokuju pregrijavanje više mrlja u bateriji. Toplina proširuje elektrolit i stvara paru, stvarajući pritisak sve dok se kućište akumulatora ne raspadne i ne ukloni sav tlak i nešto vrlo vruće, vrlo ljepljive (i vrlo zapaljive jednom izložene zraku) guste tekućine.

Toplinski odvod može se dogoditi dovoljno brzo da ni ne osjetite toplinu prije nego što se baterija isprazni.

Kada se takva ruptura dogodi, može uzrokovati fizičku štetu na stvarima koje su joj blizu - kad držite telefon, ploče i staklo ili plastiku. Ti materijali također se mogu zapaliti od vrućine, što zauzvrat čini da se izbačeni elektrolit zapalio i ponaša se poput napalma - vatre koja se zalijepi za stvari sve dok ne izgori kroz njih ili ne izgori.

Proces toplinskog bijega može se dogoditi vrlo brzo i stvari mogu prijeći od "normalnog" do katastrofalnog kvara unutar baterije prije nego što se toplina uopće prenese putem telefona u vaše ruke. Srećom, stotine milijuna litijumskih baterija proizvedenih svake godine imaju ekstremno nizak (gotovo statistički beznačajan) stepen kvarenja zbog toplinskog otpada, djelomično zbog sigurnosnih mjera (potrebna je pretplata) poput nezapaljivih dodataka elektrolitu i premazima.

Kad vam telefon kaže da je prevruće i da se ne puni ili radi punom brzinom, treba se ohladiti da se ne dogodi termička odvodnja. Poslušajte mali pop-up i pustite da se ohladi.

Mehanička oštećenja

Litijeve baterije dizajnirane su tako da budu lagane, daju visoku snagu i lako se pune. To znači da su vanjska školjka i barijera (e) koje razdvajaju elektrode vrlo tanke i lagane, a većina težine dolazi od dijelova koji zapravo mogu napajati vaš telefon.

Budući da su pregrade i kućište tanki, prilično ih je lako probijati ili kidati. Ako je struktura same baterije oštećena na način da elektrode dodirnu, dogodit će se kratki spoj. Trenutni električni pražnjenje je eksplozivno, što može (i želi) ugrijati elektrolit i stvoriti pritisak da ga istisne kroz pukotine u kućištu baterije. Vruće je, zapaljivo i u kontaktu je s iskrom. To je recept za katastrofu.

Vruće je, zapaljivo i u kontaktu je s iskrom. To je recept za katastrofu.

Tanko kućište je također sigurnosna mjera opreza, iako zvuči suludo. Tanji metal je lakše razbiti, tako da se može stvoriti manji pritisak unutar zatvorenog kućišta - stvarajući otvor za odzračivanje. Izbacivanje zapaljive vruće tekućine pod pritiskom nije dobra stvar. Još je gore ako se poveća pritisak, sve dok ne razbije deblji kofer.

Ostali metali koji dolaze u kontakt s elektrolitnom pastom također mogu stvoriti iskru koja dovodi do neuspjeha. Dopustit ću vam da sami pretražite YouTube kako biste vidjeli nevjerojatno blesave ljude koji probijaju baterije telefona kako bi eksplodirali. Reakcija na strani metal čini istu stvar kao kratka, ali u manjem opsegu.

Što je s Note 7?

Image kredit Reddit user crusher

Za početak, nitko osim Samsunga ne zna zašto su baterije u Noteu 7 eksplodirale. Kroz UK su poslali kratku izjavu, koja zapravo nema smisla. Tekst "anoda-katoda došla u kontakt" zvuči kao da opisuju kratko, ali kako napisano ne znači ništa. Neću pokušati protumačiti nešto što nije jasno u takvom slučaju. Ali mogu reći na ono što mislim kao naslonjač iz fotelje koji nikada nije vidio da Note 7 eksplodira ili je pregledao onu koja je sama eksplodirala, situaciju u kojoj anode kratki katod ima najviše smisla.

Budući da su ljudi prijavili da baterija Note 7 propada, a da je nije priključen, a veliki dijelovi telefona koje vidimo na slikama nisu izgorjeli, pretpostavit ću da nije riječ o toplinskoj bijednoj situaciji, iako Health Canada izričito kaže da je usamljen neuspjeh u Kanadi bio je od pregrijavanja,

Svatko izvan Samsunga može samo educirano nagađati što se događa.

Termička zaostala situacija nije tako "trenutna" kao izravna kratka faza, a uzbuđenoj otopini elektrolita trebalo bi duže vremena da izađe iz puknute baterije, a zatim se nastavi nakon što je slučaj eksplodirao. Izgorio bi više od dijela telefona, kao i ostali predmeti u neposrednom blizini. Eksplozija topline također bi uzrokovala da se napukne baterija prije nego što se fleksibilno kućište rasprsne, a bez prostora za širenje, natečena baterija puknula bi vanjsku školjku telefona. Na YouTubeu se nalaze videozapisi koji pokazuju kako se to događa, a evo sjajnog (iako starog) primjera da je netko zaobišao sigurnosne mjere da se to dogodi. Netko bi spomenuo kako se telefon digao prije nego što je izbio, pomislio bih.

Također ne mislim da nikakvi strani predmeti ili ostaci za proizvodnju dolaze u kontakt s elektrolitom. Znam da je ovo popularna teorija, ali ako serija baterija (nismo ni sigurni kolika je velika "šarža" u ovom slučaju ima sve sitne čestice u elektrolitu, vidjeli bismo puno više Napomena 7 eksplodirajući.

Čini mi se da je kratka unutrašnjost baterije ili kruga za punjenje u kombinaciji s elektrolitom obrađenim nezapaljivim dodacima. Brza eksplozija koja istodobno oslobađa malu količinu pritiska i tekućine može se brzo izgoreti ako ništa ne bude u kontaktu s telefonom. Kad je telefon u kontaktu s nečim zapaljivim, recimo sjedištem džipa, to bi moglo izazvati požar.

Naravno, moglo bi biti i puno drugih faktora o kojima mi ne znamo. Proces proizvodnje koji se koristi za stvaranje litij-ionske baterije za telefon čini ih vrlo sigurnim za uporabu. Ali također postoji puno toga što bi moglo poći po zlu.

Preliminarno izvješće Samsung korejskim regulatorima okrivilo je proizvodnu grešku koja je dovela ploče unutar baterije u kontakt, što je izazvalo "pretjeranu toplinu". U izvješću se navodi da je potrebno još analiza kako bi se utvrdio točan uzrok.

Početni zaključci ukazuju na grešku u proizvodnji koja je vršila pritisak na ploče unutar baterijskih ćelija. To je zauzvrat dovodilo negativne i pozitivne polove u kontakt, izazivajući prekomjernu toplinu. Samsung je, međutim, naglasio da je potrebno provesti temeljitiju analizu kako bi se utvrdio "točan uzrok" oštećenja akumulatora.

Ono što znamo o Note 7 i njegovoj bateriji

Nemamo pojma što se točno događa s Note 7, niti bilo tko izvan Samsunga. Ali mi možemo izraditi poučno nagađanje na temelju malih dokaza kojima smo tajni. I na kraju, nije važno. Samsung je utvrdio da je Note 7 Samsung neispravan i svi bismo ih trebali prestati vraćati. Zamjena bez problema je u proizvodnji i već je na putu ka prodajnom kanalu. Ne trebamo znati zašto eksplodira kako bismo znali da bismo ga se trebali riješiti.

Samsung preporučuje da isključite Note 7 i prestanete ga koristiti.

Samsung i vaš mobilni operater (ili drugi prodavači poput Targeta ili Best Buy-a) imaju pravila i metode koji omogućuju vraćanje bilješke 7 bez gubitka novca. Neki nude uređaje za posudbu koje možete vratiti nakon ispravljanja telefona Note 7 na policama, dok drugi jednostavno nude povrat novca. Bilo koja od opcija bolja je nego riskirati ruku ili lice ako baterija ne uspije.

Sastavili smo sve što trebate znati na jednom mjestu, a rado ćemo odgovoriti i na sva pitanja u komentarima ili na društvenim mrežama.

Samsung Galaxy Note 7 podsjeća: sve što trebate znati