Что заставляет телефон взрываться?

Как работает аккумулятор вашего телефона

Первое, что нам нужно понять, это как работает литий-ионный аккумулятор в вашем телефоне. Название подсказывает нам — электричество передается от одного электрода к другому с помощью заряженных ионов лития.

Электричество встречает химию, встречает металлургию — вот что делает возможным использование батареи.

Литий-ионные аккумуляторы накапливают, передают и выделяют энергию благодаря естественным химическим реакциям. Аккумулятор имеет два электрода — анод и катод. Катод подключен к положительному (+) соединению на батарее и удерживает положительно заряженные ионы, а анод подключается к отрицательному (-) соединению и удерживает (как вы уже догадались) отрицательно заряженные ионы.

Между двумя электродами находится то, что называется электролитом. Электролит в литиевой батарее (обычно) представляет собой пасту из органического растворителя, в состав которой входит очень большое количество солей металлов (в большинстве случаев это литий). Это делает его электропроводящим — электричество может проходить через него. Анод и катод находятся в электролите и разделены физическим барьером, поэтому они не могут соприкасаться.

Когда вы разряжаете аккумулятор (когда вы используете свой телефон, а не заряжаете его), катод отталкивает положительно заряженные ионы, и отрицательно заряженный анод притягивает их. Электричество вытекает из анода, через ваше устройство, а затем обратно к катоду. Да, электричество проходит через петлю и не «расходуется» питаемой вещью. Когда вы заряжаете свой телефон, происходит обратное, и ионы перемещаются от катода через электролит к аноду.

Литий является идеальным элементом для перезаряжаемых батарей: он легкий, легко перезаряжается и долго держит заряд.

Когда эти ионы вступают в контакт с заряженными атомами в электроде, электрохимическая реакция, называемая окислительно-восстановительным (окислительно-восстановительным), освобождает заряженные электроны для выхода через контакты батареи, которые связаны с электродами. Это продолжает заряжать ионы лития в электролите до тех пор, пока не останется достаточно энергии, которая может удерживать положительный заряд, достаточно сильный для перемещения через пасту электролита, и ваша батарея больше не будет заряжаться.

Литий — самый легкий металл — номер три в периодической таблице. Это также очень возбудимо, облегчая создание мощной химической реакции. Это делает его почти идеальным металлом для использования в портативной аккумуляторной батарее. Он легкий, легко подзаряжается и долго держит заряд.

Что может привести к взрыву батареи?

Для начала давайте определимся, что означает взрыв в этом случае. Электролитная паста внутри литий-ионного аккумулятора чрезвычайно летуча. Он может (и будет) бурно реагировать на другие металлы и имеет очень низкую (180 градусов Цельсия) температуру плавления. Внутри герметичного кожуха батареи создаваемое давление может расти до тех пор, пока кожух не разорвется, а затем быстро спуститься. Давление создает очень горячие электролитические жидкости, которые могут вызвать возгорание других предметов. Некоторые литиевые батареи вентилируются с помощью аварийного отверстия, поэтому они не разрываются под давлением. Когда разрывается корпус батареи и перегретая жидкость, наполненная расплавленными металлами, выталкивается под давлением, это вызывает взрыв.

Есть два простых способа взорвать литиевую батарею — нагрев и физический ущерб. Давайте посмотрим на оба.

Перегрев и перезарядка

Это самая распространенная причина отказа батареи. Что-то идет не так в цепи зарядки, и входная мощность продолжает вызывать химическую реакцию. Одно место в аккумуляторе со временем станет слишком горячим, и, поскольку оно все еще заряжается, оно не может остыть, вызывая так называемый термический разгон .

В этом случае горячая часть начинает генерировать свое собственное тепло, что приводит к перегреву других областей электролита, что приводит к перегреву большего количества пятен в батарее. Тепло расширяет электролит и создает пар, создавая давление до тех пор, пока корпус батареи не расколется и не вытеснит все давление и некоторую очень горячую, очень липкую (и очень легковоспламеняющуюся при контакте с воздухом) клейкую жидкость.

Тепловой побег может произойти достаточно быстро, чтобы вы даже не почувствовали тепло, пока батарея не вышла из строя.

Когда происходит такой разрыв, он может нанести физический ущерб вещам, которые находятся рядом с ним, — держа телефон, печатные платы и стекло или пластик. Эти материалы также могут воспламениться от тепла, что, в свою очередь, приводит к воспламенению выделившегося электролита и ведет себя как напалм — огонь, который прилипает к вещам, пока не сгорит через них или сам сгорит.

Процесс теплового разгона может произойти очень быстро, и все может перейти от «нормального» к катастрофическому отказу внутри батареи, прежде чем тепло даже передается через телефон в руки. К счастью, сотни миллионов литиевых батарей, выпускаемых каждый год, имеют чрезвычайно низкую (почти статистически незначительную) частоту отказов из-за теплового разгона, частично из-за мер безопасности (требуется подписка), таких как негорючие добавки к электролиту и покрытиям.

Когда ваш телефон сообщает, что он слишком горячий и не заряжается или не работает на полной скорости, он должен остыть, чтобы не произошло теплового разгона. Послушайте маленькое всплывающее окно и дайте ему остыть.

Механическое повреждение

Литиевые батареи имеют легкий вес, высокую выходную мощность и простоту зарядки. Это означает, что внешняя оболочка и барьер (ы), разделяющие электроды, очень тонкие и легкие, причем большая часть веса приходится на части, которые могут фактически привести ваш телефон в действие.

Поскольку перегородки и корпус тонкие, их довольно легко проколоть или порвать. Если конструкция самой батареи повреждена таким образом, что электроды соприкасаются, произойдет короткое замыкание. Мгновенный электрический разряд является взрывоопасным, который может (и будет) нагревать электролит и создавать давление, чтобы вытолкнуть его через любые разрывы в корпусе батареи. Это горячо, это огнеопасно, и это находится в контакте с искрой. Это рецепт катастрофы.

Это горячо, это огнеопасно, и это находится в контакте с искрой. Это рецепт катастрофы.

Тонкий корпус также является мерой безопасности, хотя это звучит безумно. Более тонкий металл легче разрывать, поэтому внутри герметичного корпуса может создаваться меньшее давление, что, по сути, создает вентиляционное отверстие. Выдавливание горючей горячей жидкости под давлением не очень хорошая вещь. Позволять создавать большее давление, пока оно не разорвется, более толстый корпус — хуже.

Другие металлы, вступающие в контакт с пастой электролита, также могут создавать искру, которая приводит к выходу из строя. Я позволю вам поискать на YouTube самостоятельно, чтобы увидеть, как невероятно глупые люди пробивают батареи телефона, чтобы они взорвались. Реакция на инородный металл делает то же самое, что и короткая, но в меньшем масштабе.

Как насчет Note 7?

Для начала, никто, кроме Samsung, не знает, почему батареи в некоторых Note 7 взорвались. Они разослали краткое заявление через свою Великобританию, подразделение, которое на самом деле не имеет смысла. Формулировка «контакт между анодом и катодом» звучит так, как будто они описывают краткость, но как написано, это ничего не значит. Я не буду пытаться истолковывать что-то неясное в таком случае. Но я могу сказать то, что я думаю, как кресло-квотербек, который никогда не видел взрыва Note 7 или осматривал тот, который взорвался сам, ситуация, когда анодная короткая замыкание на катод действительно имеет смысл.

Поскольку люди сообщают, что батарея Note 7 вышла из строя без ее подключения, а большие части телефонов, которые мы видим на снимках, не сгорели, я собираюсь предположить, что это не тепловая разрядка, хотя Health Canada однозначно заявляет, что отказ в Канаде был от перегрева,

Любой, кто находится за пределами Samsung, может только догадываться о том, что происходит.

Ситуация с тепловым убеганием не такая «мгновенная», как прямое короткое замыкание, и раствор взволнованного электролита потребовал бы больше времени для выхода из разряженной батареи, а затем продолжился бы после того, как взрыв разорвал корпус. Будет сожжено не только часть телефона, но и другие предметы в непосредственной близости. Тепловой взрыв также может привести к раздуву батареи до того, как гибкий корпус разорвется, и при отсутствии места для расширения вздутая батарея взломает внешнюю оболочку телефона. На YouTube есть видеоролики, показывающие, как это происходит, и вот отличный (хотя и старый) пример того, как кто-то обходил меры безопасности, чтобы это произошло. Я думаю, кто-то упомянул бы, что телефон вздулся до того, как взорвался.

Я также не думаю, что посторонние предметы или остатки производства вступают в контакт с электролитом. Я знаю, что это популярная теория, но если партия батарей (мы даже не уверены, насколько велика «партия» в этом случае) имеет мелкие частицы в электролите, мы бы увидели намного больше Note 7s взрываются.

Короткое замыкание внутри батареи или в зарядной цепи в сочетании с электролитом, обработанным негорючими добавками, мне кажется более вероятным. Быстрый взрыв, при котором одновременно выделяется небольшое количество давления и жидкости, может быстро сгореть, если с телефоном ничего не соприкоснется. Когда телефон находится в контакте с чем-то легковоспламеняющимся, например, сиденьем джипа, это может привести к пожару.

Конечно, может быть много других факторов, о которых мы не знаем. Процесс производства, используемый для создания литий-ионной батареи для телефона, делает их очень безопасными в использовании. Но есть также много чего может пойти не так.

Предварительный отчет Samsung корейским регулирующим органам обвинил производственную ошибку, которая привела к контакту пластин в аккумуляторе, вызвав «чрезмерное нагревание». В отчете отмечается, что для точного определения причины необходим дополнительный анализ.

Первоначальные выводы указывают на ошибку в производстве, которая оказала давление на пластины, содержащиеся в элементах батареи. Это, в свою очередь, привело к соприкосновению отрицательных и положительных полюсов, вызвав чрезмерное нагревание. Samsung, однако, подчеркнул, что необходимо провести более тщательный анализ, чтобы определить «точную причину» повреждения батареи.

Что мы знаем о Note 7 и его батарее

Мы не имеем ни малейшего представления о том, что происходит с Note 7, и никто за пределами Samsung. Но мы можем сделать обоснованное предположение, основываясь на небольшом доказательстве, к которому мы причастны. И, в конце концов, это не имеет значения. Samsung 7 определил, что Note 7 неисправен, и мы все должны прекратить их использование и вернуть их. Замена без проблем находится в производстве и уже на пути к каналу продаж. Нам не нужно знать, почему это взрывается, чтобы знать, что мы должны избавиться от этого.

Samsung рекомендует выключить Note 7 и прекратить его использование.

Samsung и ваш оператор (или другие розничные продавцы, такие как Target или Best Buy) имеют политики и методы, которые позволяют вам вернуть Note 7 без потери денег. Некоторые предлагают устройства-заемщики, которые можно вернуть, когда исправленные телефоны Note 7 попадают на полки, в то время как другие просто предлагают прямой возврат средств. Любой из вариантов лучше, чем рисковать рукой или лицом, если батарея выходит из строя.

Мы собрали все, что вам нужно знать, в одном месте, и мы также будем рады ответить на любые ваши вопросы в комментариях или в социальных сетях.

Samsung Galaxy Note 7 напомним: все, что нужно знать