Eksploderende batterisnakk er noe du ikke kan unnslippe akkurat nå, takket være et problem med Samsung Galaxy Note 7. Det er god diskusjon å ha: jo flere folk snakker om det, desto mindre sannsynlig er det for et barn å bli skadet av et batterisvikt. Så mye som vi hater å se et produkt vi liker opplever sikkerhetsproblemer, vi hater å se folk bli skadet langt mer.
Men Note 7 er ikke den første telefonen som noen gang har gått gjennom batteriproblemer, og den vil ikke være den siste. Det vil alltid være isolerte tilfeller av at batterier svikter så lenge vi bruker telefoner med litiumionceller, og note 7 er ikke den første telefonen hvis batteri trengte en utbredt tilbakekalling fordi noe er galt under panseret - så lenge Nokia fans vet for godt. Det skjer. Det er aldri en god ting, men det er en ting. La oss snakke om Hvorfor det kan skje.
Verizon tilbyr Pixel 4a for bare $ 10 per måned på nye ubegrensede linjer
Det første vi trenger å forstå er hvordan nøyaktig litiumionbatteriet i telefonen fungerer. Navnet gir oss et hint - elektrisitet bæres fra en elektrode til en annen ved hjelp av ladede litiumioner.
Elektrisitet møter kjemi møter metallurgi - det er det som gjør et batteri mulig.
Litiumionbatterier lagrer, overfører og frigjør energi på grunn av naturlige kjemiske reaksjoner. Batteriet har to elektroder - en anode og en katode. Katoden er koblet til det positive (+) tilkobling på batteriet og holder positivt ladede ioner, og anoden er koblet til det negative (-) forbindelse og holder (du gjettet det) negativt ladede ioner.
Mellom de to elektrodene er det som kalles en elektrolytt. Elektrolytten i et litiumbatteri er (vanligvis) en organisk løsemiddelpasta som har et veldig stort antall metallsalter (i de fleste tilfeller det metallet er litium) som en del av sminke. Dette gjør det elektrisk ledende - elektrisitet kan passere gjennom det. Anoden og katoden er i elektrolytten og adskilt av en fysisk barriere slik at de ikke kan berøre.
Når du tømmer batteriet (når du bruker telefonen og ikke lader det) skyver katoden de positivt ladede ionene sine bort, og den negativt ladede anoden tiltrekker dem. Elektrisitet strømmer ut fra anoden, gjennom enheten din, og deretter tilbake til katoden. Ja, strøm går gjennom en sløyfe og blir ikke brukt opp av det som blir drevet. Når du lader telefonen, skjer det motsatte og ioner beveger seg fra katoden gjennom elektrolytten til anoden.
Litium er det perfekte elementet for oppladbare batterier: Det er lett, lett å lade og holder lading i lang tid.
Når disse ionene kommer i kontakt med de ladede atomene i en elektrode, kalles en elektrokjemisk reaksjon oksidasjonsreduksjon (redoks) frigjør de ladede elektronene til å reise ut gjennom batterikontaktene, som er koblet til elektrodene. Dette fortsetter å lade litiumionene i elektrolytten til det ikke er nok igjen til å holde en positiv ladning som er sterk nok til å bevege seg gjennom elektrolyttpastaen, og batteriet vil ikke lenger lade.
Litium er det letteste metallet - nummer tre på det periodiske systemet. Det er også veldig spennende, noe som gjør det enkelt å skape en kraftig kjemisk reaksjon. Dette gjør det til et nesten perfekt metall å bruke i et bærbart oppladbart batteri. Den er lett, lett å lade og holder på en lading i lang tid.
Hva kan få et batteri til å eksplodere?
For det første, la oss definere hva eksplodere betyr i dette tilfellet. Elektrolyttpastaen i et litiumionbatteri er ekstremt flyktig. Den kan (og vil) reagere voldsomt på andre metaller, og har et veldig lavt (180 grader Celsius) smeltepunkt. Inne i et forseglet batterihus kan det genererte trykket samle seg opp til huset er sprukket, og deretter raskt slippe ut. Trykket utfører ekstremt varme elektrolyttvæsker som kan føre til at andre ting tar fyr. Noen litiumbatterier er ventilert med et rømningshull, slik at de ikke sprekker under trykk. Når batterikabinettet sprekker og overopphetet væske fylt med smeltede metaller drives ut under trykk, forårsaker det en eksplosjon.
Det er to enkle måter å få et litiumbatteri til å eksplodere - varme og fysisk skade. La oss se på begge deler.
Overoppheting og overlading
Dette er den vanligste årsaken til at et batteri svikter. Noe går galt i ladekretsen og inngangseffekten fortsetter å kjøre den kjemiske reaksjonen. Et sted i batteriet vil til slutt bli for varmt, og siden det fortsatt lades, kan det ikke kjøle seg ned og forårsake det som kalles termisk rømling.
I dette tilfellet begynner den varme delen å generere sin egen varme, noe som gjør at andre områder i elektrolytten blir overopphetet, og de får flere flekker i batteriet til å bli overopphetet. Varmen utvider elektrolytten og skaper damp, bygger trykk til batterikabinettet deler seg og tvinger ut alt presset og noen veldig varme, veldig klissete (og veldig brannfarlige når de først er utsatt for luften) væske.
En termisk rømling kan skje raskt nok til at du ikke en gang kjenner varmen før batteriet svikter.
Når et slikt brudd skjer, kan det forårsake fysisk skade på tingene som er i nærheten av det - når du holder en telefon, kretskort og glass eller plast. Disse materialene kan også ta fyr på varmen, som igjen får den rømte elektrolytten til å antennes og fungere som napalm - ild som holder seg til ting til den brenner gjennom dem eller brenner seg ut.
Den termiske rømningsprosessen kan skje veldig raskt, og ting kan gå fra "normal" til katastrofal svikt inne i batteriet før varmen til og med overføres gjennom telefonen til hendene. Heldigvis har hundrevis av millioner litiumbatterier som produseres hvert år en ekstremt lav (nesten statistisk ubetydelig) svikt hastighet på grunn av termisk rømning, delvis på grunn av sikkerhetstiltak (abonnement kreves) som ikke-brennbare tilsetningsstoffer til elektrolytten og belegg.
Når telefonen din forteller deg at den er for varm og ikke lades eller kjører i full hastighet, må den avkjøles slik at termisk rømning ikke skjer. Lytt til den lille popupen og la den avkjøles.
Mekanisk skade
Litiumbatterier er designet for å være lette, levere høy effekt og være enkle å lade. Dette betyr at det ytre skallet og barrieren (e) som skiller elektrodene er veldig tynne og lette, med det meste av vekten som kommer fra delene som faktisk kan drive telefonen din.
Fordi skilleveggene og saken er tynne, er de ganske enkle å punktere eller rive. Hvis selve batteriets struktur blir skadet på en måte som får elektrodene til å berøre, vil det oppstå kortslutning. Den øyeblikkelige elektriske utladningen er eksplosiv, som kan (og vil) varme opp elektrolytten og skape trykk for å presse den ut gjennom eventuelle brudd i batterikassen. Det er varmt, det er brannfarlig og det er i kontakt med en gnist. Det er en oppskrift på katastrofe.
Det er varmt, det er brannfarlig og det er i kontakt med en gnist. Det er en oppskrift på katastrofe.
Et tynt foringsrør er også en sikkerhetsforanstaltning, selv om det høres gal ut. Tynnere metall er lettere å sprekke, slik at mindre trykk kan generere inne i en forseglet kasse - i hovedsak skape et ventilasjonshull. Å skyve ut brennbar varm væske under trykk er ikke en god ting. Utleie mer trykk bygge til det sprekker et tykkere tilfelle er verre.
Andre metaller som kommer i kontakt med elektrolyttpastaen kan også skape en gnist som fører til svikt. Jeg lar deg søke på YouTube selv for å se utrolig dumme mennesker som punkterer telefonbatterier for å få dem til å eksplodere. Reaksjonen på fremmed metall gjør det samme som en kort, men i mindre skala.
Hva med Note 7?
For det første, ingen andre enn Samsung vet hvorfor batterier i noen Note 7-er har eksplodert. De sendte ut en kort uttalelse gjennom deres britiske deling, som egentlig ikke gir mening. Ordlyden "anoden-til-katoden kom i kontakt" høres ut som de beskriver en kort, men som skrevet betyr det ingenting. Jeg vil ikke prøve å tolke noe som ikke er klart i en sak som denne. Men jeg kan si hva jeg tenker som lenestol quarterback som aldri har sett en Note 7 eksplodere eller inspiseres en som har eksplodert på egenhånd, en situasjon der anodeshorts til katoden gjør det meste føle.
Fordi folk har rapportert at Note 7-batteriet svikter uten at det er koblet til og store deler av telefoner vi ser på bilder blir ikke brent, jeg kommer til å anta at det ikke er en termisk rømningssituasjon, til og med selv om Helse Canada sier eksplisitt at den ensomme feilen i Canada var fra overoppheting,
Alle utenfor Samsung kan bare gi et utdannet gjetning om hva som skjer.
En termisk rømningssituasjon er ikke så "øyeblikkelig" som en direkte kort, og den glade elektrolyttløsningen vil ta lengre tid å gå ut av et burst-batteri, og fortsett etter en eksplosjon brøt saken. Mer enn bare en del av telefonen vil bli brent, så vel som andre gjenstander i nærområdet. En varmeeksplosjon vil også føre til at batteriet hovner opp før det fleksible hylsteret sprekker, og uten rom for utvidelse vil det hovne batteriet knekke det ytre skallet på telefonen. Det er videoer på YouTube som viser hvordan dette skjer, og her er et flott (om enn gammelt) eksempel av noen som omgår sikkerhetstiltakene for å få det til. Noen ville ha nevnt telefonen som hovnet opp før den blåste, tror jeg.
Jeg tror heller ikke at fremmedlegemer eller produksjonsrester kommer i kontakt med elektrolytten. Jeg vet at dette er en populær teori, men hvis en serie batterier (vi er ikke engang sikre på hvor stor en "batch" er i dette tilfellet) har alle små partikler i elektrolytten, vi ser mye mer Note 7s eksplodere.
En kort stund i batteriet eller i ladekretsen kombinert med en elektrolytt som er blitt behandlet med ikke-brennbare tilsetningsstoffer, virker mer sannsynlig for meg. En rask eksplosjon som frigjør en liten mengde trykk og væske på en gang kan raskt brenne seg ut hvis ingenting var i kontakt med telefonen. Når telefonen er i kontakt med noe som er brannfarlig, si sete til en Jeep, kan det føre til brann.
Selvfølgelig kan det være mange andre faktorer som vi ikke vet om. Produksjonsprosessen som ble brukt til å lage et litiumionbatteri for en telefon, gjør dem veldig trygge å bruke. Men det er også mye som kan gå galt.
EN foreløpig rapport fra Samsung til koreanske regulatorer skylden på en produksjonsfeil som førte platene i batteriet i kontakt, og utløste "overdreven varme." Rapporten bemerket at mer analyse var nødvendig for å finne den eksakte årsaken.
Innledende konklusjoner indikerer en feil i produksjonen som la press på plater inneholdt i battericeller. Som igjen førte negative og positive poler i kontakt, og utløste overdreven varme. Samsung understreket imidlertid at det var nødvendig å utføre en grundigere analyse for å finne ut "den nøyaktige årsaken" til batteriskader.