Miksi puhelimen akku voi räjähtää: syvempi katsaus

Äskettäin 9to5Mac ilmoitti tapauksesta, jossa pyöräilijä kärsi kolmannen asteen palovammoistaan ​​jalkaansa johtuen hänen iPhone 6: nsa syttyvästä tulesta. Uutiset spontaanisti palonkestävistä puhelimen akkuista eivät ole mitään uutta, niitä on käsitelty laajasti aiemmin yhdessä eräiden kauhistuttavien valokuvien kanssa palaneista uhreista. Ilma ei kuitenkaan ole selkeää, ja yritämme selittää tosiasiallisen tieteellisen ilmiön, joka johtaa räjähdyksiin miinus kaikki valokuvat, jotka saattavat tehdä sinusta pahoinvointia.

Älypuhelimen ydinakutekniikka ei ole nähnyt uraauurtavaa edistystä viimeisen kahden vuosikymmenen aikana, mutta kaikki sen ympärillä on edistynyt harppauksin. Akunhallinnasta, latausmenetelmistä jopa kaapeleihin, joissa on sisäänrakennetut integroidut piirit, syötetään akkujen virtaa nykyään hienostuneimmalla tavalla.

Joten herää kysymys, miksi emme voi estää näitä pirun paristoja vahingoittamasta itseään ja mitään läheisyydestä savua ja liekkejä? Hyvin vastatakseemme tähän kysymykseen meidän on sukellettava lukion tieteeseen, ei kaula-syvään, mutta vyötärö-korkeaan.

Litium-ioni-akut ovat tiukkoja

Li-ion-akkujen rakenteella on erittäin tärkeä rooli ymmärryksessä, miksi litium-ioni-akkuihin liittyy niin paljon varoituksia. Kuten alla olevassa kuvassa Anode & Cathode näkyy, akun kaksi peruskomponenttia ovat arkkien muodossa. Näiden kahden välillä on huokoinen erotinlevy oikosulun estämiseksi. Tämä koko anodin-erottimen ja katodin yhdistelmä on pinottu useita kertoja älypuhelimen keskimääräisen akun muutaman millimetrin paksuuteen.

Tällainen tiukka pakkaaminen sallii useiden tuhansien mAh: n kapasiteetin vain muutaman mm: n paksuisina, mutta on myös väistämätön resepti katastrofille, kuten pian näemme.

Bane: Terminen karkaa

Missä tahansa akussa, jos anodi ja katodi ovat suorassa kosketuksessa toisiinsa, tapahtuu oikosulku. Tämä on haittaa akulle, koska se nostaa akun sisälämpötilaa. Li-ion-paristojen tapauksessa se on pahempaa, koska tämä aloittaa itsestään purkautumisen ja lisää lämpötilaa entisestään. Tätä kutsutaan termiseksi karkaamiseksi. Ja tämä toimii räjähdysten edeltäjänä.

Täällä litium-ioni-akkujen tiiviisti pakattu rakenne on oma vihollisensa, koska anodikatodi pidetään erillään hyvin ohuesta erottimesta. Myös Li-ion-akkujen korkea energiatiheys toimii tulipalon polttoaineena, kun Thermal Runaway alkaa.

Tärkeimmät syyt, miksi se voi räjähtää

Nämä muodostuneet kaasut aiheuttavat paineen nousun akun sisällä, mikä lopulta johtaa räjähdykseen.

Akun oikosulku ei tapahdu sinänsä. Vastuussa on useita tekijöitä, jotka vaihtelevat valmistusprosessista ulkoisiin tekijöihin, kuten lataus ja työympäristö, joita käsitellään jäljempänä.

Valmistusvirheet

Ensin syyluettelossa, joka saa akun puomi on heikko valmistuslaadun ja prosessin. Tämä on myös hallitseva syy, joka toistaa sen, että halvemmat akut ja puhelimet ovat alttiimpia sille. Vaikka Li-ionikennojen valmistus ei ole rakettitiede, silti jotakin QC-tasoa on ylläpidettävä, koska mukana olevat materiaalit ovat vaarallisia ja epävakaita (litium).

Halvemmissa paristoissa käytetään yleensä huonompaa laatua olevaa erotinta, joka hajoaa nopeasti aiheuttaen oikosulun. Tällaisia ​​paristoja ei myöskään ole koottu puhtaaseen ympäristöön, mikä aiheuttaa hiukkasten kerrostumisen terminaalien ympärille, mikä taas johtaa oikosulkuun. Ulkoinen kotelo ei myöskään ole merkinnän alapuolella ja se on riittämätön pitämään tylsät voimat ja iskut.

Latauskäytännöt

Pidätkö puhelimesi lataamisen yli yön tai tyhjennä se 1 prosenttiin saakka? Jos teet molemmat nämä asiat, älä huoli, se ei tule puhelimeesi paahtamaan, vaan vaikuttaa vain akun terveyteen ajan myötä. Li-ion-akut ovat rauhallisia 3, 7–4, 2 voltin välillä, mutta niiden lataaminen yli 5 voltin yli tai alle 3, 2 voltin purkaminen provosoi niitä.

Kaikissa älypuhelimissa on nykyään sisäänrakennettu piirejä estääkseen jännitteen, joka ylittää rajat, mutta taas halvemmissa ja epästandardiversioissa nämä piirit menevät ensin kaputiin. Epätyypilliset laturit ovat myös yhtä vaarallisia, etenkin koska siihen sisältyy verkkovirta, joka voi olla tappava sekä sinulle että akulle.

iPhonen käyttäjät: Meillä on oma opas iPhoneiden lataamiseen oikealla tavalla.

Fyysinen vahinko

Jos tarkastellaan paistettujen puhelintapausten historiaa, syynä yleensä pidetään puhelimen akkua, joka on epästandardia tai vääriä. Mutta näkeminen iPhoneksi on nyt esillä olevassa asiassa syyllinen, voimme sulkea sen pois. Todennäköisenä syynä on kovan pudotuksen aiheuttama isku, joka johtaa erottimen murtumiseen ja suuren mittakaavan oikosulkuun. Siksi sinua ei suositella lyömään puhelinta raivoon.

Akun Smasher

Viimeinkin, vähän pitäisi sanoa myös lämmöstä. Täysin hieno, korkealaatuinen akku läpäisee myös lämpöherkkyyden, jos ulkoinen lämpötila pysyy yli 60 celsiusastetta pitkään. Joten älä sijoita puhelinta takan lähelle, lämmittimiin tai auringonvaloon pitkään.

Seuraava BatteryUniversity -taulukko opastaa sinua turvallisissa lämpötiloissa.

Mutta miksi räjähdys?

Menemättä enemmän teknisiin asioihin, kun akun sisällä oleva lämpö kasvaa, kun jokin yllä mainituista syistä johtuu lämpöherkkyydestä. Lisäksi Runawaylle ominaisen ilmiön takia lämpö sisällä voi olla jopa 150 celsiusastetta (302 F).

Tässä lämpötilassa arkkien välinen erotin sulaa, aiheuttaen oikosulun suuremmassa mittakaavassa.

Sulava erotin ja ylikuumennettu elektrolyytti käyvät läpi joitain erittäin monimutkaisia ​​kemiallisia reaktioita, jotka tuottavat joitain kaasuja. Nämä muodostuneet kaasut aiheuttavat paineen nousun akun sisällä, mikä lopulta johtaa räjähdykseen. Mutta se ei aina ole tulosta, joskus akku voi vain tyhjentyä ja mennä vikaan.

1. Käytä halon-, hapon- tai vesisamutinta sammuttaaksesi tulen ja estämään sen leviämisen muihin syttyviin materiaaleihin.

2. Kun tulipalo on sammutettu, huuhtele laite vedellä tai muilla alkoholittomilla nesteillä laitteen jäähdyttämiseksi ja estämään lisäakkuja pääsemästä lämpöön.

Ja missä tahansa onnettomassa tilanteessa joku läheisyydessäsi olevista akkuista päättää aloittaa itsestään palamisen, tulipalon sammuttamiseksi on noudatettava edellä mainittuja FAA: n neuvoja (PDF-tiedosto).

Joten mitä olemme oppineet?

Yksi asia, jonka voimme päätellä, on, että pariparistoilla ja -komponenteilla on suuri rooli vikoissa. Halvat laturit ja kaapelit ovat myös yhtä vastuussa. Mutta puhelimen pitäminen kytkettynä pitkään aikaan ei aiheuta tätä. Ja vahingoittavat tarkoituksella akkuja, ja ne kuuluvat Idiot at Work -kategoriaan, josta ei voida tehdä mitään. Myöskään jokainen akun toimintahäiriö ei muutu TNT: ksi, jotkut vain pullistuvat, vuotavat tai lakkaavat toimimasta.

Toivon, että tämä selittäjä on vastannut otsikkoon esitettyyn kysymykseen tieteellisesti. Jos sinulla on vieläkin enemmän polttavia kysymyksiä, pingota meitä kommentoimalla. Hyvää ja turvallista latausta.

LUKAA myös: Voisiko kannettava virtapankki pelastaa lomaasi kuin pelastaa kaivoksen?