La conversation explosive de la batterie est quelque chose que vous ne pouvez pas échapper pour le moment, grâce à un problème avec le Samsung Galaxy Note 7. C'est une bonne discussion à avoir: plus les gens en parlent, moins il est probable qu'un enfant se blesse à la suite d'une panne de batterie. Autant que nous détestons voir un produit que nous aimons éprouver des problèmes de sécurité, nous détestons voir les gens se blesser beaucoup plus.
Mais le Note 7 n'est pas le premier téléphone à rencontrer des problèmes de batterie, et ce ne sera pas le dernier. Il y aura toujours des incidents isolés de panne de batterie tant que nous utilisons des téléphones avec des cellules lithium-ion et le Note 7 n'est pas le premier téléphone dont la batterie a nécessité un rappel généralisé parce que quelque chose ne va pas sous le capot - comme Nokia de longue date Ventilateurs sais trop bien. Ça arrive. Ce n'est jamais une bonne chose, mais c'est une chose. Parlons de Pourquoi cela peut arriver.
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La première chose que nous devons comprendre est de savoir comment fonctionne exactement la batterie lithium-ion de votre téléphone. Le nom nous donne un indice - l'électricité est transportée d'une électrode à une autre en utilisant des ions lithium chargés.
L'électricité rencontre la chimie rencontre la métallurgie - c'est ce qui rend une batterie possible.
Les batteries lithium-ion stockent, transfèrent et libèrent de l'énergie en raison de réactions chimiques naturelles. La batterie a deux électrodes - une anode et une cathode. La cathode est connectée au positif (+) connexion sur la batterie et contient des ions chargés positivement, et l'anode est connectée au négatif (-) connexion et contient (vous l'avez deviné) des ions chargés négativement.
Entre les deux électrodes se trouve ce qu'on appelle un électrolyte. L'électrolyte dans une batterie au lithium est (généralement) une pâte de solvant organique qui contient un très grand nombre de sels métalliques (dans la plupart des cas, ce métal est le lithium) dans le cadre de sa composition. Cela le rend électriquement conducteur - l'électricité peut le traverser. L'anode et la cathode sont dans l'électrolyte et séparées par une barrière physique afin qu'elles ne puissent pas se toucher.
Lorsque vous déchargez la batterie (lorsque vous utilisez votre téléphone sans le charger), la cathode repousse ses ions chargés positivement et l'anode chargée négativement les attire. L'électricité s'écoule de l'anode, à travers votre appareil, puis retourne à la cathode. Oui, l'électricité circule à travers une boucle et n'est pas «épuisée» par la chose alimentée. Lorsque vous chargez votre téléphone, l'inverse se produit et les ions voyagent de la cathode à travers l'électrolyte jusqu'à l'anode.
Le lithium est l'élément parfait pour les batteries rechargeables: il est léger, facile à recharger et tient une charge pendant une longue période.
Lorsque ces ions entrent en contact avec les atomes chargés dans une électrode, une réaction électrochimique appelée oxydo-réduction (redox) libère les électrons chargés de voyager à travers les contacts de la batterie, qui sont connectés aux électrodes. Cela continue de charger les ions lithium dans l'électrolyte jusqu'à ce qu'il n'en reste plus assez pour contenir un charge positive qui est assez forte pour se déplacer à travers la pâte d'électrolyte, et votre batterie ne sera plus charge.
Le lithium est le métal le plus léger - numéro trois sur le tableau périodique. Il est également très excitable, ce qui facilite la création d'une puissante réaction chimique. Cela en fait un métal presque parfait à utiliser dans une batterie rechargeable portable. Il est léger, facile à recharger et continue de tenir une charge pendant longtemps.
Qu'est-ce qui peut faire exploser une batterie?
Pour commencer, définissons ce que signifie exploser dans ce cas. La pâte d'électrolyte à l'intérieur d'une batterie lithium-ion est extrêmement volatile. Il peut (et va) réagir violemment à d'autres métaux et a un point de fusion très bas (180 degrés Celsius). À l'intérieur d'un boîtier de batterie scellé, la pression générée peut s'accumuler jusqu'à ce que le boîtier soit rompu, puis s'échapper rapidement. La pression produit des fluides électrolytiques extrêmement chauds qui peuvent provoquer l'incendie d'autres objets. Certaines batteries au lithium sont ventilées avec un trou d'échappement pour ne pas se rompre sous la pression. Lorsque le boîtier de la batterie se rompt et qu'un liquide surchauffé rempli de métaux fondus est expulsé sous pression, cela provoque une explosion.
Il existe deux façons simples de faire exploser une batterie au lithium: la chaleur et les dommages physiques. Regardons les deux.
Surchauffe et surcharge
C'est la raison la plus courante pour laquelle une batterie tombe en panne. Quelque chose ne va pas dans le circuit de charge et la puissance d'entrée continue de conduire la réaction chimique. Un endroit dans la batterie finira par devenir trop chaud et, comme il est toujours en cours de charge, il ne peut pas refroidir, provoquant ce que l'on appelle emballement thermique.
Dans ce cas, la partie chaude commence à générer sa propre chaleur, ce qui entraîne une surchauffe d'autres zones de l'électrolyte et provoque une surchauffe de plus de points dans la batterie. La chaleur dilate l'électrolyte et crée de la vapeur, créant une pression jusqu'à ce que le boîtier de la batterie se fende et force toute la pression et certains très chauds, très collants (et très inflammables une fois exposés à l'air) gluants liquide.
Un emballement thermique peut se produire assez rapidement pour que vous ne ressentiez même pas la chaleur avant que la batterie ne tombe en panne.
Lorsqu'une telle rupture se produit, elle peut endommager physiquement les choses qui se trouvent à proximité - lorsque vous tenez un téléphone, des circuits imprimés et du verre ou du plastique. Ces matériaux peuvent également s'enflammer à cause de la chaleur, qui à son tour fait s'enflammer l'électrolyte qui s'est échappé et agir comme du napalm - un feu qui colle aux choses jusqu'à ce qu'il les brûle ou s'éteigne.
Le processus d'emballement thermique peut se produire très rapidement et les choses peuvent passer d'une panne «normale» à une panne catastrophique à l'intérieur de la batterie avant même que la chaleur ne soit transférée à vos mains via votre téléphone. Heureusement, les centaines de millions de batteries au lithium produites chaque année ont une défaillance extrêmement faible (presque statistiquement insignifiante). taux dû à l'emballement thermique, en partie à cause de mesures de sécurité (abonnement requis) comme des additifs ininflammables à l'électrolyte et revêtements.
Lorsque votre téléphone vous dit qu'il fait trop chaud et qu'il ne se recharge pas ou ne fonctionne pas à pleine vitesse, il doit se refroidir pour éviter un emballement thermique. Écoutez le petit pop-up et laissez-le refroidir.
Dommages mécaniques
Les batteries au lithium sont conçues pour être légères, fournir un rendement élevé et être faciles à charger. Cela signifie que la coque extérieure et la ou les barrières séparant les électrodes sont très fines et légères, la majeure partie du poids provenant des pièces qui peuvent réellement alimenter votre téléphone.
Parce que les cloisons et le boîtier sont minces, ils sont assez faciles à percer ou à déchirer. Si la structure de la batterie elle-même est endommagée d'une manière qui fait toucher les électrodes, un court-circuit se produira. La décharge électrique instantanée est explosive, ce qui peut (et va) chauffer l'électrolyte et créer une pression pour l'expulser à travers les ruptures du boîtier de la batterie. Il fait chaud, il est inflammable et il est en contact avec une étincelle. C'est la recette du désastre.
Il fait chaud, il est inflammable et il est en contact avec une étincelle. C'est la recette du désastre.
Un boîtier mince est également une mesure de sécurité, même si cela semble fou. Un métal plus mince est plus facile à rompre, donc moins de pression peut être générée à l'intérieur d'un boîtier scellé - créant essentiellement un trou d'aération. Pousser un liquide chaud inflammable sous pression n'est pas une bonne chose. Location plus la pression s'accumule jusqu'à ce qu'elle se rompt, un boîtier plus épais est pire.
D'autres métaux entrant en contact avec la pâte d'électrolyte peuvent également créer une étincelle qui conduit à une défaillance. Je vous laisse chercher vous-même sur YouTube pour voir des gens incroyablement idiots percer les batteries du téléphone pour les faire exploser. La réaction au métal étranger fait la même chose qu'un court-métrage, mais à une plus petite échelle.
Et la note 7?
Pour commencer, personne d'autre que Samsung sait pourquoi les piles de certains Note 7 ont explosé. Ils ont envoyé une brève déclaration à travers leur Royaume-Uni, division qui n'a pas vraiment de sens. L'expression «l'anode à la cathode est entrée en contact» sonne comme si elle décrivait un court, mais telle qu'elle est écrite, elle ne veut rien dire. Je n'essaierai pas d'interpréter quelque chose qui n'est pas clair dans un cas comme celui-ci. Mais je peux dire ce que je pense en tant que quart-arrière de fauteuil qui n'a jamais vu un Note 7 exploser ou inspecté celui qui a explosé de lui-même, une situation où le court-circuit de l'anode à la cathode fait le plus sens.
Parce que des gens ont signalé une panne de la batterie Note 7 sans qu'elle soit branchée et de grandes parties du les téléphones que nous voyons sur les photos ne sont pas brûlés, je vais supposer que ce n'est pas une situation d'emballement thermique, même bien que Santé Canada dit expressément que le seul échec au Canada était dû à la surchauffe,
Toute personne en dehors de Samsung ne peut que faire une estimation éclairée de ce qui se passe.
Une situation d'emballement thermique n'est pas aussi "instantanée" qu'un court-circuit direct, et la solution d'électrolyte excité prendrait plus de temps pour sortir d'une batterie en explosion, puis continuer après une explosion a rompu le boîtier. Plus qu'une partie du téléphone serait brûlée, ainsi que d'autres objets dans la zone immédiate. Une explosion de chaleur ferait également gonfler la batterie avant que le boîtier flexible ne se rompe, et sans place pour l'expansion, la batterie gonflée fissurerait la coque extérieure du téléphone. Des vidéos sur YouTube montrent comment cela se produit, et voici un excellent exemple (quoique ancien) de quelqu'un contournant les mesures de sécurité pour y arriver. Quelqu'un aurait mentionné que le téléphone avait gonflé avant qu'il n'explose, je pense.
Je ne pense pas non plus que des objets étrangers ou des restes de fabrication entrent en contact avec l'électrolyte. Je sais que c'est une théorie populaire, mais si un lot de batteries (nous ne savons même pas quelle est la taille d'un "lot" dans ce cas) ont tous de petites particules dans l'électrolyte, nous verrions beaucoup plus de Note 7 exploser.
Un court-circuit à l'intérieur de la batterie ou dans le circuit de charge combiné à un électrolyte traité avec des additifs ininflammables me semble plus probable. Une explosion rapide qui libère une petite quantité de pression et de fluide à la fois pourrait rapidement s'épuiser si rien n'était en contact avec le téléphone. Lorsque le téléphone est en contact avec quelque chose d'inflammable, par exemple le siège d'une Jeep, cela peut provoquer un incendie.
Bien sûr, il pourrait y avoir beaucoup d'autres facteurs que nous ne connaissons pas. Le processus de fabrication utilisé pour créer une batterie lithium-ion pour un téléphone les rend très sûrs à utiliser. Mais il y a aussi beaucoup de choses qui pourraient mal tourner.
UNE rapport préliminaire de Samsung aux régulateurs coréens a blâmé une erreur de production qui a mis en contact les plaques de la batterie, déclenchant une "chaleur excessive". Le rapport a noté qu'une analyse plus approfondie était nécessaire pour identifier la cause exacte.
Les premières conclusions indiquent une erreur de production qui a exercé une pression sur les plaques contenues dans les cellules de la batterie. Cela a à son tour mis en contact les pôles négatifs et positifs, déclenchant une chaleur excessive. Samsung a cependant souligné qu'il fallait procéder à une analyse plus approfondie pour déterminer «la cause exacte» des dommages de la batterie.