Perché una batteria del telefono potrebbe esplodere: uno sguardo più profondo

Recentemente è stato segnalato un caso da 9to5Mac in cui un ciclista ha subito ustioni di terzo grado alla gamba a causa dell'incendio del suo iPhone 6. La notizia delle batterie spontanee che prendono fuoco non è una novità, ampiamente trattata prima insieme ad alcune foto orrende di vittime bruciate. Tuttavia, l'aria non è chiara e cercheremo di spiegare l'attuale fenomeno scientifico che porta alle esplosioni meno una di quelle foto che potrebbero farti venire la nausea.

La tecnologia della batteria di base dello smartphone non ha visto alcun progresso rivoluzionario negli ultimi due decenni, ma tutto ciò che lo circonda ha fatto passi da gigante. Dalla gestione della batteria, dai metodi di ricarica fino ai cavi con circuiti integrati integrati, oggi alimentiamo le nostre batterie nel modo più sofisticato.

Quindi si pone la domanda: perché non possiamo impedire a queste dannate batterie di inghiottire se stesse e qualsiasi cosa nelle vicinanze in fumo e fiamme? Bene, per rispondere a questa domanda dobbiamo immergerci nella scienza del liceo, non fino al collo ma all'altezza della vita.

Le batterie agli ioni di litio sono "strette"

La struttura della batteria agli ioni di litio svolge un ruolo molto importante nella comprensione del motivo per cui le batterie agli ioni di litio vengono fornite con così tanti avvertimenti. Come mostrato nell'immagine seguente, Anodo e catodo, i due componenti di base della batteria sono in forma di fogli. Un foglio poroso "Separatore" è presente tra i due per evitare cortocircuiti. Tutta questa combinazione di Anodo-Separatore-Catodo viene impilata più volte nello spessore di pochi mm della batteria media dello smartphone.

Un imballaggio così stretto consente diverse migliaia di mAh di capacità in pochi mm di spessore, ma è anche una ricetta inevitabile per il disastro, come vedremo presto.

The Bane: Thermal Runaway

In qualsiasi batteria, se l'anodo e il catodo entrano in contatto diretto tra loro, si verifica un cortocircuito. Questo è dannoso per la batteria poiché aumenta la temperatura interna della batteria. E nel caso delle batterie agli ioni di litio, è peggio perché questo inizia un ciclo di autoscarica, aumentando ulteriormente la temperatura. Questo si chiama "Runaway termico". E questo funge da precursore delle esplosioni.

Qui, la struttura molto compatta delle batterie agli ioni di litio è il suo nemico poiché i catodi anodo sono separati solo da un separatore molto sottile. Anche l'elevata densità energetica delle batterie agli ioni di litio funge da combustibile per l'incendio, una volta che Thermal Runaway prende il via.

I motivi principali per cui potrebbe esplodere

Questi gas generati causano l'accumulo della pressione all'interno della batteria che alla fine porta a un'esplosione.

Il cortocircuito in una batteria non si verifica da solo. Sono responsabili diversi fattori che vanno dal processo di produzione a fattori esterni, come la carica e l'ambiente di lavoro, che sono elaborati di seguito.

Difetti di fabbricazione

Il primo nell'elenco delle cause che fanno esplodere la batteria è debole nella qualità e nel processo di produzione. Questa è anche la causa dominante che fa eco al fatto che batterie e telefoni più economici sono più suscettibili ad esso. Mentre fabbricare una cella agli ioni di litio non è scienza missilistica, è necessario mantenere un certo livello di controllo qualità poiché i materiali in questione sono pericolosi e instabili (litio).

Le batterie più economiche impiegano generalmente un separatore di qualità inferiore, che si degrada rapidamente, causando un corto circuito. Inoltre, tali batterie non vengono assemblate in ambienti puliti causando nuovamente la deposizione di particelle attorno ai terminali, causando un corto circuito. Anche l'involucro esterno non è all'altezza del marchio ed è inadeguato per sostenere forze e impatti contundenti.

Pratiche di ricarica

Mantenere il telefono per la ricarica durante la notte o scaricarlo fino all'1%? Se fai entrambe queste cose, non ti preoccupare, non farà tostare il telefono ma influirà solo sulla durata della batteria nel tempo. Le batterie agli ioni di litio sono silenziose nell'intervallo da 3, 7 a 4, 2 volt, ma caricarle oltre 5 volt o scaricarle al di sotto di 3, 2 volt li provocherà.

Tutti gli smartphone oggi hanno circuiti integrati per evitare che la tensione vada oltre i limiti, ma ancora nelle versioni più economiche e non standard, questi circuiti sono i primi a diventare kaput. Anche i caricabatterie non standard sono ugualmente pericolosi, tanto più perché coinvolgono l'alimentazione di rete, che può essere letale per te e per la batteria.

Utenti iPhone: abbiamo una guida dedicata per caricare gli iPhone nel modo giusto.

Danno fisico

Se osserviamo la storia dei casi di telefono fritto, la causa principale è generalmente considerata una batteria del telefono non standard o falsa. Ma vedendo come un iPhone è il colpevole nel caso in esame, possiamo escluderlo. Quello che sembra la probabile causa è il forte impatto della caduta, che porta alla rottura del separatore e al corto circuito su larga scala. Ecco perché ti consigliamo di non martellare il telefono in preda alla rabbia.

Smasher della batteria

Infine, si dovrebbe dire anche un po 'di calore. Una batteria perfettamente fine e di alta qualità subirà anche una fuga termica se la temperatura esterna rimane sopra i 60 gradi Celsius per un tempo prolungato. Pertanto, evitare di posizionare il telefono vicino a caminetti, stufe o al sole per periodi prolungati.

La tabella seguente di BatteryUniversity ti guida riguardo alle temperature di sicurezza.

Ma perché l'esplosione?

Senza approfondire le questioni tecniche, quando, a causa di uno dei motivi sopra descritti, si verifica il surriscaldamento della batteria, il calore all'interno della batteria aumenta. Inoltre, a causa del fenomeno intrinseco di Runaway, il calore all'interno può raggiungere i 150 gradi Celsius (302 F).

A questa temperatura il separatore tra i fogli si scioglie, causando un corto circuito su una scala più ampia.

Il separatore di fusione e l'elettrolita surriscaldato subiscono alcune reazioni chimiche super complesse che producono alcuni gas. Questi gas generati causano l'accumulo della pressione all'interno della batteria che alla fine porta a un'esplosione. Ma questo non è sempre il risultato, a volte la batteria può solo rigonfiarsi e non funzionare.

1. Utilizzare un Halon, un sostituto Halon o un estintore per spegnere l'incendio e prevenirne la diffusione su materiali infiammabili aggiuntivi.

2. Dopo aver spento l'incendio, bagnare il dispositivo con acqua o altri liquidi analcolici per raffreddare il dispositivo e impedire alle celle della batteria aggiuntive di raggiungere la fuga termica.

E in ogni caso sfortunato una batteria nelle vicinanze decide di avviare l'autocombustione, i consigli di cui sopra della FAA (file PDF) devono essere seguiti per spegnere l'incendio.

Allora, cosa abbiamo imparato?

Una cosa che possiamo concludere è che le batterie e i componenti di qualità inferiore svolgono un ruolo importante nei guasti. Caricabatterie e cavi economici sono ugualmente responsabili. Ma mantenere il telefono collegato per periodi prolungati non lo causerà. E batterie intenzionalmente dannose, anche quelle rientrano nella categoria Idiots at Work su cui non si può fare nulla. Inoltre ogni malfunzionamento della batteria non si trasforma in TNT, alcuni solo rigonfiamento, perdita o smettere di funzionare.

Spero che questo spiegatore abbia risposto scientificamente alla domanda nel titolo. Se hai domande ancora più ardenti, sentiti libero di inviarci un ping attraverso i commenti. Ricarica felice e sicura.

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