Eksplodirajoči govori o bateriji je nekaj, čemur trenutno ne morete ubežati zaradi težave z Samsung Galaxy Note 7. Dobro je razpravljati: več ljudi govori o tem, manj verjetno je, da se otrok poškoduje zaradi okvare baterije. Kolikor sovražimo videti izdelek, ki nam je všeč izkušnje z varnostnimi težavami, sovražimo, ko ljudje veliko bolj ranijo.
Toda Note 7 ni prvi telefon, ki je kdaj imel težave z baterijo, in ne bo zadnji. Vedno bodo posamezni primeri, ko baterije odpovejo, če uporabljamo telefone z litij-ionskimi celicami in Opomba 7 ni prvi telefon, katerega baterija je potrebovala vsesplošen odpoklic, ker je pod pokrovom nekaj narobe - kot dolgoletna Nokia oboževalci dobro vem. Zgodi se. Nikoli ni dobro, je pa nekaj. Pogovorimo se o tem zakaj se lahko zgodi.
Verizon ponuja Pixel 4a za samo 10 USD mesečno na novih linijah Unlimited
Prva stvar, ki jo moramo razumeti, je, kako natančno deluje litij-ionska baterija v vašem telefonu. Ime nam daje namig - elektrika se prenaša z ene elektrode na drugo z napolnjenimi litijevimi ioni.
Elektrika se sreča s kemijo in metalurgijo - to omogoča akumulator.
Litij-ionske baterije hranijo, prenašajo in sproščajo energijo zaradi naravnih kemičnih reakcij. Baterija ima dve elektrodi - anodo in katodo. Katoda je povezana s pozitivnim (+) povezava na bateriji in vsebuje pozitivno napolnjene ione, anoda pa je priključena na minus (-) povezava in zadrži (uganili ste) negativno nabite ione.
Med obema elektrodama je tako imenovani elektrolit. Elektrolit v litijevi bateriji je (običajno) pasta z organskim topilom, ki ima kot del ličenja zelo veliko kovinskih soli (v večini primerov je ta kovina litij). Zaradi tega je električno prevodna - elektrika lahko prehaja skozenj. Anoda in katoda sta v elektrolitu in ločeni s fizično pregrado, tako da se ne moreta dotakniti.
Ko izpraznite baterijo (ko uporabljate telefon in ga ne polnite), katoda potisne pozitivno napolnjene ione in negativno napolnjena anoda jih privlači. Elektrika teče iz anode, skozi vašo napravo, nato pa nazaj v katodo. Da, elektrika potuje skozi zanko in je stvar, ki jo napaja, ne "porabi". Ko napolnite telefon, se zgodi obratno in ioni potujejo od katode skozi elektrolit do anode.
Litij je popoln element za baterije za polnjenje: je lahek, enostaven za polnjenje in dolgo časa polni baterijo.
Ko ti ioni pridejo v stik z nabitimi atomi v elektrodi, se imenuje elektrokemijska reakcija redukcija oksidacije (redoks) osvobodi napolnjene elektrone, da potujejo skozi akumulatorske kontakte, ki so povezani z elektrodama. To še naprej polni litijeve ione v elektrolitu, dokler ne ostane dovolj, da lahko zadrži a pozitiven naboj, ki je dovolj močan, da se premika skozi elektrolitsko pasto, in baterija ne bo več napolniti.
Litij je najlažja kovina - številka tri na periodnem sistemu. Je tudi zelo razburljiv, saj omogoča enostavno ustvarjanje močne kemične reakcije. Zaradi tega je skoraj popolna kovina za uporabo v prenosni bateriji za polnjenje. Je lahek, enostaven za polnjenje in dolgo časa polni.
Kaj lahko povzroči, da baterija eksplodira?
Za začetek določimo, kaj v tem primeru pomeni eksplozija. Elektrolitna pasta v litij-ionski bateriji je zelo hlapna. Lahko se (in bo) burno odzval na druge kovine in ima zelo nizko (180 stopinj Celzija) tališče. Znotraj zaprtega ohišja akumulatorja lahko nastali tlak narašča, dokler ohišje ne poči, nato pa hitro uide. Tlak povzroča izredno vroče elektrolitske tekočine, zaradi katerih lahko druge stvari vnamejo. Nekatere litijeve baterije se prezračujejo z izhodno odprtino, da ne bodo počile pod pritiskom. Ko ohišje akumulatorja poči in se pregreta tekočina, napolnjena s stopljenimi kovinami, iztisne pod pritiskom, kar povzroči eksplozijo.
Litijeva baterija lahko eksplodira na dva preprosta načina - vročina in fizične poškodbe. Poglejmo obe.
Pregrevanje in prekomerno polnjenje
To je najpogostejši razlog, da baterija odpove. V polnilnem krogu se nekaj zalomi in vhodna moč še naprej poganja kemično reakcijo. Eno mesto v bateriji se bo sčasoma preveč segrelo in ker se še vedno polni, se ne more ohladiti, kar povzroči tisto, kar je znano kot toplotni beg.
V tem primeru vroči del začne ustvarjati lastno toploto, zaradi česar se druga področja v elektrolitu pregrejejo in povzročajo pregrevanje več točk v bateriji. Toplota razširi elektrolit in ustvari paro, gradi pritisk, dokler se ohišje akumulatorja ne razcepi in iztisne ves pritisk in nekaj zelo vročih, zelo lepljivih (in zelo vnetljivih, ko je enkrat izpostavljeno zraku) tekočina.
Termični utek se lahko zgodi dovolj hitro, da niti toplote ne začutite, preden baterija odpove.
Ko pride do takšnega preloma, lahko povzroči fizične poškodbe stvari, ki so v njegovi bližini - ko držite telefon, vezja in steklo ali plastiko. Ti materiali se lahko tudi vžgejo v vročini, zaradi česar se uhajal elektrolit vžge in deluje kot napalm - ogenj, ki se drži stvari, dokler ne zgori skozi njih ali se ne zgore.
Proces toplotnega odtekanja se lahko zgodi zelo hitro in stvari lahko preidejo od "običajne" do katastrofalne okvare v bateriji, še preden se toplota skozi vaš telefon celo prenese v vaše roke. Na srečo imajo stotine milijonov litijevih baterij vsako leto izredno nizko (skoraj statistično nepomembno) okvaro stopnja zaradi toplotnega uhajanja, delno zaradi varnostnih ukrepov (potrebna naročnina), kot so nevnetljivi dodatki elektrolita in premazi.
Ko vam telefon sporoči, da je prevroče in se ne bo polnil ali zagnal s polno hitrostjo, se mora ohladiti, da se ne bo zgodil toplotni utek. Prisluhnite malemu pojavnemu oknu in ga ohladite.
Mehanske poškodbe
Litijeve baterije so zasnovane tako, da so lahke, zagotavljajo visoko zmogljivost in jih je enostavno polniti. To pomeni, da sta zunanja lupina in pregrada (e), ki ločujejo elektrode, zelo tanke in lahke, večina teže pa prihaja iz delov, ki lahko dejansko napajajo vaš telefon.
Ker so predelne stene in ohišje tanke, jih je dokaj enostavno predreti ali raztrgati. Če se struktura same baterije poškoduje tako, da se elektrode dotaknejo, se bo zgodil kratek stik. Takojšnja električna razelektritev je eksplozivna, kar lahko (in bo) segrelo elektrolit in ustvarilo pritisk, da ga iztisne skozi morebitne razpoke v ohišju akumulatorja. Vroče je, vnetljivo in v stiku z iskrico. To je recept za katastrofo.
Vroče je, vnetljivo in v stiku z iskrico. To je recept za katastrofo.
Tanko ohišje je tudi varnostni ukrep, čeprav se sliši noro. Tanjšo kovino je lažje pretrgati, zato lahko v zaprtem ohišju nastane manj pritiska - v bistvu se ustvari prezračevalna luknja. Potiskanje vnetljive vroče tekočine pod pritiskom ni dobra stvar. Najem več tlak narašča, dokler ne poči debelejše ohišje je še slabše.
Tudi druge kovine, ki pridejo v stik z elektrolitsko pasto, lahko ustvarijo iskro, ki vodi do okvare. Dovolil vam bom, da sami poiščete YouTube in vidite neverjetno neumne ljudi, ki luknjajo baterije v telefon, da bi eksplodirali. Odziv na tujo kovino naredi enako kot kratek, vendar v manjšem obsegu.
Kaj pa opomba 7?
Za začetek nihče drug kot Samsung ve zakaj so baterije v nekaterih opombah 7 eksplodirale. Poslali so ven kratka izjava prek njihove britanske divizije, ki v resnici nima smisla. Besedilo "anoda-katoda je prišla v stik" zveni tako, kot da opisujejo kratek, vendar kot napisano ne pomeni ničesar. Ne bom poskušal razlagati nečesa, kar v takem primeru ni jasno. Lahko pa rečem, kaj mislim kot naslonjač iz fotelje, ki še nikoli ni videl, da bi opomba 7 eksplodirala ali pregledala tisti, ki je eksplodiral sam, situacijo, ko anoda kratke hlače do katode izkoristi največ smisel.
Ker so ljudje poročali, da baterija Note 7 odpove, ne da bi bila priklopljena in veliki deli telefoni, ki jih vidimo na slikah, niso zgoreli, domnevam, da niti ne gre za toplotno ubežnico čeprav Health Canada eksplicitno pravi, da je odpoved samote v Kanadi posledica pregrevanja,
Kdorkoli zunaj Samsunga lahko samo uči o tem, kaj se dogaja.
Toplotna ubežnica ni tako "takojšnja" kot neposredna kratka, razburjena raztopina elektrolita bi trajala dlje časa, da zapusti pokvarjeno baterijo, nato pa nadaljuje po primer je počila eksplozija. Zažgal bi več kot le del telefona, pa tudi druge predmete v neposredni bližini. Tudi vročinska eksplozija bi povzročila, da baterija nabrekne, preden prožno ohišje poči in brez prostora za razširitev bi otekla baterija počila zunanjo lupino telefona. Na YouTubu obstajajo videoposnetki, ki prikazujejo, kako se to zgodi, in tukaj je odličen (čeprav star) primer nekoga, ki se je izognil varnostnim ukrepom, da bi se to zgodilo. Nekdo bi že omenil, da je telefon napihnil, preden je pihal.
Prav tako mislim, da noben tuj predmet ali ostanki proizvodnje ne pridejo v stik z elektrolitom. Vem, da je to priljubljena teorija, toda če je serija baterij (sploh nismo prepričani, kako velika je "serija") v tem primeru) vsi imajo majhne delce v elektrolitu, videli bi, da eksplodira veliko več opomb 7.
Kratek v notranjosti baterije ali v polnilnem krogu v kombinaciji z elektrolitom, ki je bil obdelan z nevnetljivimi dodatki, se mi zdi bolj verjeten. Hitra eksplozija, ki sprosti majhno količino tlaka in tekočine naenkrat, bi lahko hitro zgorela, če nič ne bi bilo v stiku s telefonom. Ko je telefon v stiku z vnetljivim, recimo sedežem Jeepa, lahko povzroči požar.
Seveda bi lahko bilo še veliko drugih dejavnikov, o katerih ne vemo. Postopek izdelave litij-ionske baterije za telefon je zelo varen za uporabo. A tudi marsikaj bi lahko šlo narobe.
A predhodno poročilo Samsung korejskim regulatorjem kriv za proizvodno napako, zaradi katere so plošče v akumulatorju prišle v stik in sprožile "prekomerno toploto". Poročilo ugotavlja, da je za natančen določitev vzroka potrebna dodatna analiza.
Začetni zaključki kažejo na napako v proizvodnji, ki je pritiskala na plošče v baterijskih celicah. To pa je negativne in pozitivne polove prišlo v stik, kar je sprožilo prekomerno toploto. Samsung pa je poudaril, da mora opraviti temeljitejšo analizo, da bi ugotovil "natančen vzrok" poškodbe baterije.