Eksploderende batterisnak er noget, du ikke kan undslippe lige nu takket være et problem med Samsung Galaxy Note 7. Det er god diskussion at have: jo flere mennesker taler om det, jo mindre sandsynligt er det for et barn at komme til skade ved et batterisvigt. Så meget som vi hader at se et produkt, vi kan lide oplever sikkerhedsproblemer, vi hader at se folk blive meget mere såret.
Men Note 7 er ikke den første telefon, der nogensinde gennemgår batteriproblemer, og det er ikke den sidste. Der vil altid være isolerede hændelser, hvor batterier svigter, så længe vi bruger telefoner med lithium-ion-celler og note 7 er ikke den første telefon, hvis batteri har brug for en bred tilbagekaldelse, fordi der er noget galt under emhætten - som Nokia i lang tid fans ved for godt. Det sker. Det er aldrig en god ting, men det er en ting. Lad os snakke om hvorfor det kan ske.
Verizon tilbyder Pixel 4a for kun $ 10 / mo på nye ubegrænsede linjer
Den første ting, vi skal forstå, er, hvordan lithium-ion-batteriet i din telefon fungerer nøjagtigt. Navnet giver os et tip - elektricitet transporteres fra en elektrode til en anden ved hjælp af ladede lithiumioner.
Elektricitet møder kemi møder 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 med det positive (+) forbindelse på batteriet og holder positivt ladede ioner, og anoden er forbundet til den negative (-) forbindelse og holder (du gættede 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 er det metal lithium) som en del af dets makeup. Dette gør det elektrisk ledende - elektricitet kan passere igennem det. Anoden og katoden er i elektrolytten og adskilt af en fysisk barriere, så de ikke kan røre ved.
Når du aflader batteriet (når du bruger din telefon og ikke oplader det) skubber katoden de positivt ladede ioner væk, og den negativt ladede anode tiltrækker dem. Elektricitet strømmer ud fra anoden gennem din enhed og derefter tilbage til katoden. Ja, elektricitet bevæger sig gennem en løkke og er ikke "brugt op" af den ting, der får strøm. Når du oplader din telefon, sker det omvendte, og ioner bevæger sig fra katoden gennem elektrolytten til anoden.
Lithium er det perfekte element til genopladelige batterier: Det er let, let at genoplade og holder opladning i lang tid.
Når disse ioner kommer i kontakt med de ladede atomer i en elektrode, kaldes en elektrokemisk reaktion oxidationsreduktion (redox) frigør de opladede elektroner til at bevæge sig gennem batterikontakterne, som er forbundet til elektroderne. Dette fortsætter med at oplade lithiumionerne i elektrolytten, indtil der ikke er nok tilbage til at holde en positiv ladning, der er stærk nok til at bevæge sig gennem elektrolytpastaen, og dit batteri vil ikke længere oplade.
Lithium er det letteste metal - nummer tre i det periodiske system. Det er også meget spændende, hvilket gør det let at skabe en stærk kemisk reaktion. Dette gør det til et næsten perfekt metal til brug i et bærbart genopladeligt batteri. Det er let, let at genoplade og fortsætter med at holde en opladning i lang tid.
Hvad kan få et batteri til at eksplodere?
For det første skal vi definere, hvad eksplodere betyder i dette tilfælde. Elektrolytpastaen inde i et lithium-ion-batteri er ekstremt flygtigt. Det kan (og vil) reagere voldsomt på andre metaller og har et meget lavt (180 grader Celsius) smeltepunkt. Inde i et forseglet batterikabinet kan det genererede tryk opbygges, indtil kabinettet sprænges og derefter hurtigt undslippe. Trykket udfører ekstremt varme elektrolytvæsker, som kan få andre ting til at antændes. Nogle lithium-batterier udluftes med et flugthul, så de ikke brister under tryk. Når batterikabinettet brister, og overophedet væske fyldt med smeltede metaller udvises under tryk, forårsager det en eksplosion.
Der er to nemme måder at få et lithiumbatteri til at eksplodere - varme og fysisk skade. Lad os se på begge dele.
Overophedning og overopladning
Dette er den mest almindelige årsag til, at et batteri svigter. Der går noget galt i opladningskredsløbet, 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 og forårsage det, der kaldes termisk løbsk.
I dette tilfælde begynder den varme del at generere sin egen varme, hvilket gør andre områder i elektrolytten overophedet, og de får flere pletter i batteriet til at blive overophedet. Varmen udvider elektrolytten og skaber damp, der bygger op, indtil batterikabinettet splittes og tvinger alt pres ud og nogle meget varme, meget klæbrige (og meget brandfarlige, når de først er udsat for luften), klistret væske.
En termisk løbsk kan ske hurtigt nok til, at du ikke engang mærker varmen, før batteriet svigter.
Når et sådant brud sker, kan det forårsage fysisk skade på de ting, der er tæt på det - når du holder en telefon, kredsløb og glas eller plast. Disse materialer kan også tage ild fra varmen, hvilket igen får den undslippede elektrolyt til at antænde og fungere som napalm - ild, der holder fast i tingene, indtil den brænder igennem dem eller brænder sig ud.
Den termiske løbsproces kan ske meget hurtigt, og tingene kan gå fra "normal" til katastrofal svigt inde i batteriet, før varmen overføres gennem din telefon til dine hænder. Heldigvis har de hundreder af millioner af lithiumbatterier, der produceres hvert år, en ekstremt lav (næsten statistisk ubetydelig) fiasko hastighed på grund af termisk løbsk, delvis på grund af sikkerhedsforanstaltninger (abonnement kræves) som ikke-brændbare tilsætningsstoffer til elektrolytten og belægninger.
Når din telefon fortæller dig, at den er for varm og ikke oplades eller kører i fuld hastighed, skal den køle ned, så termisk løb ikke sker. Lyt til den lille pop-up, og lad den køle af.
Mekanisk beskadigelse
Lithium-batterier er designet til at være lette, levere høj effekt og være nemme at oplade. Dette betyder, at den udvendige skal og barrieren (erne), der adskiller elektroderne, er meget tynde og lette, idet det meste af vægten kommer fra de dele, der faktisk kan drive din telefon.
Fordi skillevægge og kabinet er tynde, er de ret lette at punktere eller rive. Hvis selve batteriets struktur er beskadiget på en måde, der får elektroderne til at berøre, vil der opstå kortslutning. Den øjeblikkelige elektriske afladning 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 bryde, så mindre tryk kan generere inde i en forseglet kasse - hvilket i det væsentlige skaber et udluftningshul. At skubbe brændbar varm væske ud under tryk er ikke en god ting. Udlejning mere tryk opbygges, indtil det brister, en tykkere sag er værre.
Andre metaller, der kommer i kontakt med elektrolytpastaen, kan også skabe en gnist, der fører til svigt. Jeg lader dig selv søge på YouTube for at se utroligt dumme 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?
For det første er der ingen andre end Samsung kender hvorfor batterier i nogle note 7s er eksploderet. De sendte ud en kort erklæring gennem deres britiske deling, der ikke rigtig giver mening. Ordlyden "anoden-til-katoden kom i kontakt" lyder som om de beskriver en kort, men som skrevet betyder det intet. Jeg vil ikke forsøge at fortolke noget, der ikke er klart i en sag som denne. Men jeg kan sige, hvad jeg synes som en lænestols quarterback, der aldrig har set en note 7 eksplodere eller inspiceres en, der eksploderer alene, en situation, hvor anoden kortsluttes til katoden, får mest ud af det følelse.
Fordi folk har rapporteret, at Note 7-batteriet fejler uden at det er tilsluttet, og store dele af telefoner, vi ser på billeder, brændes ikke, jeg antager, at det ikke er en termisk løbssituation, selv selvom Sundhed Canada siger eksplicit, at den enlige 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 kortslutning, og den ophidsede elektrolytopløsning vil tage længere tid at afslutte et burst-batteri og derefter fortsætte efter en eksplosion briste sagen. Mere end bare en del af telefonen ville blive brændt såvel som andre genstande i nærområdet. En varmeeksplosion ville også få batteriet til at svulme op, før det fleksible kabinet briste, og uden plads til ekspansion ville det hævede batteri knække den ydre skal af telefonen. Der er videoer på YouTube, der viser, hvordan dette sker, og her er et godt (omend gammelt) eksempel af nogen, der omgår sikkerhedsforanstaltningerne for at få det til at ske. Nogen ville have nævnt, at telefonen hævede op, før den blæste, ville jeg tro.
Jeg tror heller ikke, at nogen fremmedlegemer eller produktionsrester kommer i kontakt med elektrolytten. Jeg ved, dette er en populær teori, men hvis et parti batterier (vi er ikke engang sikre på, hvor stort et "parti" er i dette tilfælde) har alle små partikler i elektrolytten, ville vi se meget mere Note 7'er eksplodere.
Et kort stykke inde i batteriet eller i opladningskredsløbet kombineret med en elektrolyt, der er blevet behandlet med ikke-brændbare tilsætningsstoffer, virker mere sandsynligt for mig. En hurtig eksplosion, der frigiver en lille mængde tryk og væske på én gang, kunne hurtigt brænde sig ud, hvis intet var i kontakt med telefonen. Når telefonen er i kontakt med noget, der er brandfarligt, sig sædet til 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 tilsynsmyndigheder skylden på en produktionsfejl, der bragte plader i batteriet i kontakt, der udløste "overdreven varme." Rapporten bemærkede, at der var behov for mere analyse for at lokalisere den nøjagtige årsag.
Indledende konklusioner indikerer en fejl i produktionen, der lagde pres på plader indeholdt i battericeller. Det bragte igen negative og positive poler i kontakt, hvilket udløste overdreven varme. Samsung understregede dog, at det var nødvendigt at foretage en mere grundig analyse for at bestemme "den nøjagtige årsag" til batteribeskadigelse.