Hvad får et telefonbatteri til at eksplodere?

Eksploderende batterisnak er noget, du ikke kan undslippe lige nu takket være et problem med Samsung Galaxy Note 7. Det er en god diskussion at have: jo flere mennesker der snakker om det, desto mindre er sandsynligheden for, at et barn får ondt af en batterisvigt. Så meget som vi hader at se et produkt, vi kan lide at opleve sikkerhedsproblemer, vi hader at se folk blive såret langt mere.

Men Note 7 er ikke den første telefon, der nogensinde har gennemgået batteriproblemer, og den vil ikke være den sidste. Der vil altid være isolerede hændelser, hvor batterier mislykkes, så længe vi bruger telefoner med lithium-ion-celler, og Note 7 er ikke den første telefon, hvis batteri har brug for en udbredt tilbagekaldelse, fordi noget er galt under hætten - lige så længe Nokia fans ved alt for godt. Det sker. Det er aldrig en god ting, men det er en ting. Lad os tale om, hvorfor det kan ske.

Sådan fungerer dit telefonbatteri

Den første ting, vi skal forstå, er, hvordan præcist lithium-ion-batteriet i din telefon fungerer. Navnet giver os et tip - elektricitet føres fra en elektrode til en anden ved hjælp af opladede lithiumioner.

Elektricitet møder kemi og metallurgi - det er det, der gør et batteri muligt.

Lithium-ion-batterier opbevarer, overfører og frigiver energi på grund af naturlige kemiske reaktioner. Batteriet har to elektroder - en anode og en katode. Katoden er forbundet til den positive (+) forbindelse på batteriet og holder positivt opladede ioner, og anoden er forbundet til den negative (-) forbindelse og holder (du gætte det) negativt ladede ioner.

Mellem de to elektroder er det, der kaldes en elektrolyt. Elektrolytten i et lithiumbatteri er (normalt) en organisk opløsningsmiddelpasta, der har et meget stort antal metalliske salte (i de fleste tilfælde, at metallet er lithium) som en del af dens makeup. Dette gør det elektrisk ledende - elektricitet kan passere gennem det. Anoden og katoden er i elektrolytten og adskilt af en fysisk barriere, så de ikke kan røre ved.

Når du tømmer batteriet (når du bruger din telefon og ikke oplader det), skyder katoden de positivt opladede ioner væk, og den negativt opladede anode tiltrækker dem. Elektricitet strømmer ud fra anoden gennem din enhed og derefter tilbage til katoden. Ja, elektricitet rejser gennem en løkke og "bruges ikke" af den ting, der drives. Når du oplader din telefon, sker det omvendte, og ioner rejser fra katoden gennem elektrolytten til anoden.

Lithium er det perfekte element til genopladelige batterier: Det er let, let at oplade og holder opladning i lang tid.

Når disse ioner kommer i kontakt med de ladede atomer i en elektrode, frigør en elektrokemisk reaktion kaldet oxidationsreduktion (redox) de ladede elektroner til at bevæge sig ud gennem batterikontakterne, der er forbundet til elektroderne. Dette fortsætter med at oplade litiumionerne i elektrolytten, indtil der ikke er nok tilbage, der kan holde en positiv ladning, der er stærk nok til at bevæge sig gennem elektrolytpastaen, og dit batteri oplades ikke længere.

Lithium er det letteste metal - nummer tre på det periodiske bord. Det er også meget spændende, hvilket gør det nemt at skabe en kraftig kemisk reaktion. Dette gør det til et næsten perfekt metal at bruge i et bærbart genopladeligt batteri. Det er let, let at oplade og holder fortsat en opladning i lang tid.

Hvad kan få et batteri til at eksplodere?

Lad os først starte med at definere, hvad eksplodering betyder i dette tilfælde. Elektrolytpastaen inde i et lithium-ion-batteri er ekstremt flygtig. Det kan (og vil) reagere voldsomt på andre metaller og har et meget lavt (180 grader celsius) smeltepunkt. Inde i et forseglet batterihus kan det dannede tryk opbygges, indtil huset er sprængt og derefter hurtigt undslippe. Trykket udfører ekstremt varme elektrolytvæsker, som kan forårsage, at andre ting fyrer op. Nogle lithiumbatterier er udluftet med et flugthul, så de ikke sprænger under pres. Når batterihylsteret sprækkes, og overophedet væske fyldt med smeltede metaller udvises under tryk, forårsager det en eksplosion.

Der er to lette måder at få et litiumbatteri til at eksplodere - varme og fysiske skader. Lad os se på begge dele.

Overophedning og overopladning

Dette er den mest almindelige grund til, at et batteri svigter. Der går noget galt i ladekredsløbet, og indgangseffekten fortsætter med at drive den kemiske reaktion. Et sted i batteriet bliver til sidst for varmt, og da det stadig oplades, kan det ikke køle ned, hvilket forårsager det, der kaldes termisk løb.

I dette tilfælde begynder den varme del at generere sin egen varme, hvilket får andre områder i elektrolytten til at blive overophedet, og de får flere pletter i batteriet til at blive overophedet. Varmen udvider elektrolytten og skaber damp, bygger tryk, indtil batterihylsteret splittes og presser alt trykket ud og noget meget varmt, meget klæbrigt (og meget brandfarligt, når det udsættes for luft), sløv væske.

Et termisk løbsk kan ske hurtigt nok, så du ikke engang føler varmen, før batteriet svigter.

Når en sådan brud opstår, kan det forårsage fysisk skade på de ting, der er tæt på det - når du holder en telefon, printkort og glas eller plast. Disse materialer kan også tænde ild fra varmen, hvilket igen får den rømte elektrolyt til at antænde og fungerer som napalm - ild, der holder sig til tingene, indtil den brænder gennem dem eller brænder sig ud.

Den termiske runaway-proces kan ske meget hurtigt, og tingene kan gå fra "normal" til katastrofal svigt i batteriet, før varmen overføres til og med via din telefon til dine hænder. Heldigvis har de hundreder af millioner af lithiumbatterier, der produceres hvert år, en ekstremt lav (næsten statistisk ubetydelig) svigtfrekvens på grund af termisk løb, delvis på grund af sikkerhedsforanstaltninger (abonnement kræves) som ikke-brandfarlige tilsætningsstoffer til elektrolyt og belægninger.

Når din telefon fortæller dig, at det er for varmt og ikke vil oplade eller køre i fuld hastighed, er det nødvendigt at køle ned, så termisk løbsk ikke sker. Lyt til den lille pop-up, og lad den køle af.

Mekanisk skade

Lithium-batterier er designet til at være lette, levere høj ydelse og være lette at oplade. Dette betyder, at den udvendige skal og barrieren (e), der adskiller elektroderne, er meget tynde og lette, idet det meste af vægten kommer fra de dele, der faktisk kan tænde din telefon.

Fordi partitionerne og sagen er tynde, er de forholdsvis lette at punktere eller rive. Hvis selve batteriets struktur er beskadiget på en måde, der får elektroderne til at røre ved, vil der ske en kortslutning. Den øjeblikkelige elektriske udladning er eksplosiv, som kan (og vil) opvarme elektrolytten og skabe tryk for at skubbe den ud gennem eventuelle brud i batterikassen. Det er varmt, det er brandfarligt, og det er i kontakt med en gnist. Det er en opskrift på katastrofe.

Det er varmt, det er brandfarligt, og det er i kontakt med en gnist. Det er en opskrift på katastrofe.

Et tyndt hus er også en sikkerhedsforanstaltning, selvom det lyder skør. Tyndere metal er lettere at sprænge, ​​så mindre tryk kan generere inde i et forseglet kabinet - i det væsentlige skabe et udluftningshul. At skubbe brændbar varm væske ud under tryk er ikke en god ting. At lade mere tryk bygge, indtil det sprænger en tykkere sag, er værre.

Andre metaller, der kommer i kontakt med elektrolytpastaen, kan også skabe en gnist, der fører til fiasko. Jeg lader dig selv søge på YouTube for at se utroligt fjollede mennesker, der punkterer telefonbatterier for at få dem til at eksplodere. Reaktionen på fremmed metal gør det samme som en kort, men i mindre skala.

Hvad med note 7?

Billedkredit reddit brugerknuser

Til at begynde med ved ingen undtagen Samsung, hvorfor batterier i nogle Note 7'er er eksploderet. De sendte en kort erklæring gennem deres UK, afdeling, der ikke rigtig giver mening. Ordlyden "anode-til-katoden kom i kontakt" lyder som om de beskriver en kort, men som skrevet betyder det intet. Jeg vil ikke prøve at fortolke noget, der ikke er klart i en sag som denne. Men jeg kan sige, hvad jeg synes, som en lænestol-quarterback, der aldrig har set en Note 7 eksplodere eller inspiceret en, der har eksploderet på egen hånd, en situation, hvor anodeshortsen til katoden giver mest mening.

Fordi folk har rapporteret, at Note 7-batteriet ikke fungerer, uden at det er tilsluttet, og store dele af de telefoner, vi ser på billeder, ikke brændes, vil jeg antage, at det ikke er en termisk løbssituation, selvom Health Canada eksplicit siger ensom fiasko i Canada var fra overophedning,

Enhver uden for Samsung kan kun give et veluddannet gæt om, hvad der sker.

En termisk løbssituation er ikke så "øjeblikkelig" som en direkte kort, og den ophidsede elektrolytopløsning ville tage længere tid at forlade et burst-batteri og derefter fortsætte, efter at en eksplosion sprang sagen. Mere end bare en del af telefonen ville blive brændt såvel som andre objekter i nærområdet. En varmeeksplosion ville også få batteriet til at svulme op, før det fleksible hus blev sprængt, og uden plads til udvidelse ville det hævede batteri knække det ydre skal på telefonen. Der er videoer på YouTube, der viser, hvordan dette sker, og her er et godt (omend gammelt) eksempel på, at nogen omgå sikkerhedsforanstaltningerne for at få det til. Nogen ville have nævnt, at telefonen hævede sig op, før den blæste, ville jeg tro.

Jeg tror heller ikke, at nogen fremmedlegemer eller produktionsrester kommer i kontakt med elektrolytten. Jeg ved, at dette er en populær teori, men hvis en batch af batterier (vi er ikke engang sikker på, hvor stor en "batch" er i dette tilfælde) alle har små partikler i elektrolytten, ville vi se meget mere Note 7s eksploderer.

En kort inde i batteriet eller i opladningskredsløbet kombineret med en elektrolyt, der er blevet behandlet med ikke-brandfarlige tilsætningsstoffer, synes jeg mere sandsynligt. En hurtig eksplosion, der frigiver en lille mængde tryk og væske på en gang, kunne hurtigt brænde sig ud, hvis intet var i kontakt med telefonen. Når telefonen er i kontakt med noget, der er brandfarligt, siger sædet på en jeep, kan det forårsage brand.

Selvfølgelig kan der være masser af andre faktorer, som vi ikke kender til. Fremstillingsprocessen, der bruges til at oprette et lithium-ion-batteri til en telefon, gør dem meget sikre at bruge. Men der er også meget, der kan gå galt.

En foreløbig rapport fra Samsung til koreanske regulatorer beskyldte en produktionsfejl, der bragte plader inden i batteriet i kontakt, hvilket udløste "overdreven varme." Rapporten bemærkede, at der var behov for mere analyse for at finde den nøjagtige årsag.

Indledende konklusioner indikerer en produktionsfejl, der satte tryk på plader indeholdt i battericeller. Det bragte igen negative og positive poler i kontakt, hvilket udløste overdreven varme. Samsung understregede imidlertid, at det var nødvendigt at foretage en mere grundig analyse for at bestemme "den nøjagtige årsag" til batteriskader.

Hvad vi ved om Note 7 og batteriet

Vi har ingen anelse om, hvad der sker med Note 7, heller ikke nogen uden for Samsung. Men vi kan lave et veluddannet gæt baseret på det lille bevis, vi er interesseret i. Og til sidst betyder det ikke noget. Note 7 er bestemt af Samsung for at være defekt, og vi skal alle stoppe med at bruge dem og returnere dem. En udskiftning uden problemet er i produktion og allerede på vej til salgskanalen. Vi behøver ikke at vide, hvorfor det eksploderer for at vide, at vi skal slippe af med det.

Samsung anbefaler, at du slukker for din Note 7 og holder op med at bruge den.

Samsung og dit udbyder (eller andre forhandlere som Target eller Best Buy) har politikker og metoder på plads, der giver dig mulighed for at returnere din Note 7 uden at miste nogen penge. Nogle tilbyder låneapparater, som du kan vende tilbage, når korrigerede Note 7-telefoner kommer vej ind i hylderne, mens andre ganske enkelt tilbyder en direkte refusion. Enten af ​​mulighederne er bedre end at risikere din hånd eller dit ansigt, hvis batteriet ikke fungerer.

Vi har samlet alt, hvad du har brug for at vide et sted, og vi er også glade for at besvare alle spørgsmål, vi kan i kommentarer eller på sociale medier.

Samsung Galaxy Note 7 husker: Alt hvad du behøver at vide