ทำไมแบตเตอรี่โทรศัพท์อาจระเบิด: มองลึก

เมื่อเร็ว ๆ นี้มีรายงานของ 9to5Mac ซึ่งนักปั่นคนหนึ่งได้รับความเดือดร้อนจากไฟไหม้ระดับที่สามที่ขาของเขาเนื่องจาก iPhone 6 ของเขาติดไฟ ข่าวเกี่ยวกับแบตเตอรี่โทรศัพท์ที่ลุกเป็นไฟนั้นไม่ได้เป็นเรื่องแปลกใหม่ แต่อย่างใดมาก่อนพร้อมกับภาพถ่ายที่น่ากลัวของเหยื่อที่ถูกไฟไหม้ ถึงกระนั้นอากาศยังไม่ชัดเจนและเราจะพยายามอธิบายปรากฏการณ์ทางวิทยาศาสตร์ที่เกิดขึ้นจริงซึ่งนำไปสู่การระเบิดลบรูปใด ๆ ที่อาจทำให้คุณคลื่นไส้

เทคโนโลยีแบตเตอรี่หลักในสมาร์ทโฟนไม่ได้เห็นความก้าวหน้าที่ก้าวล้ำในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา แต่ทุกสิ่งที่อยู่รอบ ๆ นั้นมีการพัฒนาอย่างก้าวกระโดด จากการจัดการแบตเตอรี่วิธีการชาร์จจนถึงสายเคเบิลที่มีไอซีในตัวเรากำลังป้อนพลังงานให้กับแบตเตอรี่ของเราในแบบที่ซับซ้อนที่สุดในปัจจุบัน

ดังนั้นจึงเป็นคำถามที่ว่าทำไมเราไม่สามารถป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่จากไอ้เหล่านี้ท่วมตัวเองและอะไรก็ตามที่อยู่ในบริเวณใกล้เคียงด้วยควันและเปลวไฟ? เพื่อตอบคำถามนั้นเราต้องดำดิ่งสู่วิทยาศาสตร์ระดับมัธยมปลายไม่ใช่คอลึก แต่เอวสูง

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็น 'แน่น'

โครงสร้างของแบตเตอรี่ Li-ion มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการทำความเข้าใจว่าทำไมแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงมีคำเตือนมากมาย ดังที่แสดงในภาพด้านล่าง Anode & Cathode ส่วนประกอบพื้นฐานสองประการของแบตเตอรี่อยู่ในรูปแบบของแผ่น แผ่นชีท 'Separator' มีรูพรุนอยู่ระหว่างสองแผ่นเพื่อป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร การรวมกันทั้งหมดของ Anode-Separator-Cathode ซ้อนกันหลายครั้งในความหนาไม่กี่มิลลิเมตรของแบตเตอรี่สมาร์ทโฟนของคุณโดยเฉลี่ย

การบรรจุอย่างแน่นหนานี้ทำให้ความจุหลายพัน mAh ในความหนาเพียงไม่กี่มิลลิเมตร แต่ก็เป็นสูตรที่หลีกเลี่ยงไม่ได้สำหรับภัยพิบัติที่เราจะได้เห็นในไม่ช้า

The Bane: Thermal Runaway

ในแบตเตอรี่ใด ๆ หากขั้วบวกและขั้วลบสัมผัสกันโดยตรงจะเกิดไฟฟ้าลัดวงจร สิ่งนี้ไม่ดีสำหรับแบตเตอรี่เนื่องจากจะเป็นการเพิ่มอุณหภูมิภายในของแบตเตอรี่ และในกรณีของแบตเตอรี่ Li-ion มันจะแย่ลงเพราะนี่เป็นการเริ่มวงจรการปลดปล่อยตัวเองซึ่งจะเป็นการเพิ่มอุณหภูมิต่อไป สิ่งนี้เรียกว่า 'Thermal Runaway' และสิ่งนี้ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำหรับการระเบิด

ที่นี่โครงสร้างที่อัดแน่นของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นศัตรูของมันเองเนื่องจากขั้วบวกขั้วบวกนั้นถูกแยกออกจากกันด้วยตัวคั่นที่บางมาก ความหนาแน่นพลังงานสูงของแบตเตอรี่ Li-ion ทำหน้าที่เป็นเชื้อเพลิงสำหรับไฟเมื่อ Thermal Runaway เริ่มต้นขึ้น

เหตุผลหลักว่าทำไมมันอาจระเบิด

ก๊าซที่เกิดขึ้นเหล่านี้ก่อให้เกิดแรงดันภายในแบตเตอรี่ในที่สุดนำไปสู่การระเบิด

การลัดวงจรในแบตเตอรี่ไม่ได้เกิดขึ้นด้วยตัวเอง ปัจจัยหลายอย่างตั้งแต่กระบวนการผลิตไปจนถึงปัจจัยภายนอกเช่นสภาพแวดล้อมในการชาร์จและการทำงานมีความรับผิดชอบซึ่งได้อธิบายรายละเอียดไว้ด้านล่าง

ข้อบกพร่องการผลิต

ครั้งแรกในรายการของสาเหตุที่ทำให้แบตเตอรี่ของคุณไปได้อย่างรวดเร็วคือหย่อนในคุณภาพการผลิตและกระบวนการ นี่ก็เป็นสาเหตุสำคัญที่สะท้อนถึงความจริงที่ว่าแบตเตอรี่และโทรศัพท์ราคาถูกนั้นอ่อนไหวง่ายกว่า ในขณะที่การผลิตเซลล์ Li-ion ไม่ใช่วิทยาศาสตร์จรวดยังคงต้องรักษาระดับของ QC เนื่องจากวัสดุที่เกี่ยวข้องมีอันตรายและไม่เสถียร (Lithium)

โดยทั่วไปแบตเตอรี่ที่ถูกกว่าจะใช้ตัวคั่นคุณภาพต่ำกว่าซึ่งจะลดความเร็วลงอย่างรวดเร็วทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร แบตเตอรี่ดังกล่าวไม่รวมอยู่ในสภาพแวดล้อมที่สะอาดทำให้เกิดการสะสมของอนุภาครอบ ๆ ขั้วอีกครั้งทำให้เกิดการลัดวงจร ปลอกภายนอกยังไม่ขึ้นกับเครื่องหมายและไม่เพียงพอต่อการรักษากำลังและแรงกระแทกทื่อ

วิธีปฏิบัติในการชาร์จ

รักษาโทรศัพท์ของคุณสำหรับการชาร์จข้ามคืนหรือระบายไปจนถึง 1%? หากคุณทำทั้งสองอย่างนี้ไม่ต้องกังวลมันจะไม่ทำให้มือถือของคุณปิ้ง แต่จะส่งผลต่อสุขภาพของแบตเตอรี่เมื่อเวลาผ่านไปเท่านั้น แบตเตอรี่ Li-ion นั้นมีความสงบในช่วง 3.7 ถึง 4.2 โวลต์ แต่การชาร์จแบตเตอรี่มากกว่า 5 โวลต์หรือการคายประจุต่ำกว่า 3.2 โวลต์จะทำให้พวกเขาโกรธ

สมาร์ทโฟนทุกรุ่นในปัจจุบันได้สร้างวงจรเพื่อป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินขีด จำกัด แต่อีกครั้งในรุ่นที่ถูกกว่าและไม่ได้มาตรฐานวงจรเหล่านี้เป็นครั้งแรกที่ไป kaput อุปกรณ์ชาร์จที่ไม่ได้มาตรฐานก็มีอันตรายเหมือนกันเช่นกันเพราะมันเกี่ยวข้องกับแหล่งจ่ายไฟหลักซึ่งอาจเป็นอันตรายถึงคุณและแบตเตอรี่ของคุณ

ผู้ใช้ iPhone: เรามีคำแนะนำเฉพาะสำหรับการชาร์จ iPhone อย่างถูกวิธี

ความเสียหายทางกายภาพ

หากเราดูประวัติของคดีโทรศัพท์ทอดสาเหตุโดยทั่วไปจะถือว่าเป็นแบตเตอรี่ของโทรศัพท์ที่ไม่ได้มาตรฐานหรือปลอม แต่การมองว่า iPhone เป็นตัวการในกรณีปัจจุบันเราสามารถออกกฎนั้นได้ สิ่งที่ดูเหมือนว่าสาเหตุที่น่าจะเป็นคือผลกระทบอย่างหนักจากการตกซึ่งนำไปสู่การแตกของตัวแยกและการลัดวงจรขนาดใหญ่ นั่นเป็นเหตุผลที่คุณไม่ควรใช้มือถือของคุณอย่างโกรธ

แบตเตอรี่ที่ตีอย่างแรง

ในที่สุดควรพูดถึงความร้อนเล็กน้อย แบตเตอรี่คุณภาพสูงที่ดีเลิศจะผ่าน Thermal Runaway หากอุณหภูมิภายนอกยังคงสูงกว่า 60 องศาเซลเซียสเป็นเวลานาน ดังนั้นหลีกเลี่ยงการวางโทรศัพท์ไว้ใกล้เตาผิงเครื่องทำความร้อนในห้องหรือกลางแดดเป็นเวลานาน

ตารางต่อไปนี้จาก BatteryUniversity จะแนะนำคุณเกี่ยวกับอุณหภูมิที่ปลอดภัย

แต่ทำไมต้องระเบิด?

โดยไม่ต้องไปเรื่องเทคนิคมากนักเมื่อด้วยเหตุผลใด ๆ ข้างต้น Thermal Runaway เกิดขึ้นความร้อนในแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้น นอกจากนี้เนื่องจากปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นโดยธรรมชาติของรันอะเวย์ความร้อนภายในสามารถสูงถึง 150 องศาเซลเซียส (302 F)

ที่อุณหภูมินี้ตัวคั่นระหว่างแผ่นละลายทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรในระดับที่ใหญ่ขึ้น

เครื่องแยกหลอมละลายและอิเล็กโทรไลต์ที่ให้ความร้อนสูงจะได้รับปฏิกิริยาทางเคมีที่ซับซ้อนบางชนิดทำให้เกิดก๊าซ ก๊าซที่เกิดขึ้นเหล่านี้ก่อให้เกิดแรงดันภายในแบตเตอรี่ในที่สุดนำไปสู่การระเบิด แต่นั่นอาจไม่ได้ผลเสมอไปบางครั้งแบตเตอรี่อาจกระพุ้งและล้มเหลว

1. ใช้ Halon, Halon Replacement หรือ Water Extinguisher เพื่อดับไฟและป้องกันการแพร่กระจายไปยังวัสดุติดไฟเพิ่มเติม

2. ดับไฟให้ดับอุปกรณ์ด้วยน้ำหรือของเหลวที่ไม่มีแอลกอฮอล์อื่น ๆ เพื่อทำให้อุปกรณ์เย็นลงและป้องกันเซลล์แบตเตอรี่เพิ่มเติมไม่ให้ถึงความร้อนที่ไหลออกมา

และในกรณีที่โชคร้ายแบตเตอรี่บางส่วนในบริเวณใกล้เคียงของคุณตัดสินใจที่จะเริ่มการเผาไหม้ด้วยตนเองควรปฏิบัติตามคำแนะนำข้างต้นจาก FAA (ไฟล์ PDF) เพื่อดับไฟ

แล้วเราเรียนรู้อะไร

สิ่งหนึ่งที่เราสามารถสรุปได้คือแบตเตอรี่และส่วนประกอบย่อยมีบทบาทสำคัญในความล้มเหลว เครื่องชาร์จและสายเคเบิลราคาถูกมีความรับผิดชอบเท่าเทียมกัน แต่การเสียบปลั๊กโทรศัพท์ของคุณไว้นาน ๆ จะไม่ทำให้เกิดสิ่งนี้ และแบตเตอรี่ที่สร้างความเสียหายอย่างมีจุดประสงค์ก็เป็นสิ่ง ที่อยู่ใน หมวด Idiots at Work เกี่ยวกับสิ่งที่ไม่สามารถทำได้ นอกจากนี้แบตเตอรี่ทุกตัวที่ใช้งานไม่ได้จะเปลี่ยนเป็นทีเอ็นทีบางรุ่นก็แค่โป่งรั่วหรือหยุดทำงาน

ฉันหวังว่าผู้อธิบายรายนี้จะตอบคำถามในหัวข้อทางวิทยาศาสตร์ หากคุณมีคำถามที่เผาไหม้มากขึ้นอย่าลังเลที่จะ ping เราผ่านความคิดเห็น มีความสุข & ปลอดภัยชาร์จ

ยังอ่าน: ธนาคารพกพาสามารถบันทึกวันหยุดของคุณแบบที่บันทึกไว้ได้ไหม?