Cosa fa esplodere una batteria del telefono?

L'esplosione della batteria è qualcosa a cui non puoi sfuggire in questo momento, grazie a un problema con il Samsung Galaxy Note 7. È una buona discussione avere: più persone ne parlano, meno è probabile che un bambino rimanga ferito da un guasto della batteria. Per quanto odiamo vedere un prodotto che ci piace sperimentare problemi di sicurezza, odiamo vedere le persone ferite molto di più.

Ma il Note 7 non è il primo telefono a subire problemi di batteria e non sarà l'ultimo. Ci saranno sempre incidenti isolati di batterie scariche fino a quando utilizziamo telefoni con celle agli ioni di litio e il Note 7 non è il primo telefono la cui batteria ha bisogno di un richiamo diffuso perché qualcosa non va sotto il cofano - come Nokia da molto tempo i fan lo sanno troppo bene. Succede. Non è mai una buona cosa, ma è una cosa. Parliamo del perché può succedere.

Come funziona la batteria del telefono

La prima cosa che dobbiamo capire è come funziona esattamente la batteria agli ioni di litio nel tuo telefono. Il nome ci dà un suggerimento: l'elettricità viene trasportata da un elettrodo all'altro utilizzando ioni di litio carichi.

L'elettricità incontra la chimica incontra la metallurgia: ecco cosa rende possibile una batteria.

Le batterie agli ioni di litio immagazzinano, trasferiscono e rilasciano energia a causa di reazioni chimiche naturali. La batteria ha due elettrodi: un anodo e un catodo. Il catodo è collegato alla connessione positiva (+) sulla batteria e contiene ioni caricati positivamente, e l'anodo è collegato alla connessione negativa (-) e contiene (hai indovinato) ioni caricati negativamente.

Tra i due elettrodi c'è quello che viene chiamato un elettrolita. L'elettrolita in una batteria al litio è (di solito) una pasta di solventi organici che ha un numero molto grande di sali metallici (nella maggior parte dei casi, quel metallo è litio) come parte del suo trucco. Questo lo rende elettricamente conduttivo - l'elettricità può attraversarlo. L'anodo e il catodo sono nell'elettrolita e separati da una barriera fisica in modo che non possano toccarsi.

Quando si scarica la batteria (quando si utilizza il telefono e non lo si carica) il catodo spinge via i suoi ioni caricati positivamente e l'anodo caricato negativamente li attrae. L'elettricità fuoriesce dall'anodo, attraverso il dispositivo, quindi torna al catodo. Sì, l'elettricità viaggia attraverso un circuito e non viene "consumata" dalla cosa alimentata. Quando si carica il telefono, accade il contrario e gli ioni viaggiano dal catodo attraverso l'elettrolito all'anodo.

Il litio è l'elemento perfetto per le batterie ricaricabili: è leggero, facile da ricaricare e mantiene la carica a lungo.

Quando questi ioni entrano in contatto con gli atomi caricati in un elettrodo, una reazione elettrochimica chiamata riduzione dell'ossidazione (redox) libera gli elettroni caricati per uscire attraverso i contatti della batteria, che sono collegati agli elettrodi. Questo continua a caricare gli ioni di litio nell'elettrolita fino a quando non sono rimasti abbastanza che possa contenere una carica positiva abbastanza forte da muoversi attraverso la pasta elettrolitica e la batteria non si ricaricherà più.

Il litio è il metallo più leggero - il numero tre nella tavola periodica. È anche molto eccitabile, facilitando la creazione di una potente reazione chimica. Questo lo rende un metallo quasi perfetto da utilizzare in una batteria ricaricabile portatile. È leggero, facile da ricaricare e continua a rimanere in carica per molto tempo.

Cosa può far esplodere una batteria?

Per cominciare, definiamo cosa significa esplodere in questo caso. La pasta elettrolitica all'interno di una batteria agli ioni di litio è estremamente volatile. Può (e reagirà) violentemente ad altri metalli e ha un punto di fusione molto basso (180 gradi Celsius). All'interno di un involucro sigillato della batteria, la pressione generata può accumularsi fino a quando l'involucro non si rompe, quindi fuoriesce rapidamente. La pressione trasporta fluidi elettrolitici estremamente caldi che possono provocare l'incendio di altre cose. Alcune batterie al litio sono scaricate con un foro di fuga in modo che non si rompano sotto pressione. Quando il contenitore della batteria si rompe e il liquido surriscaldato riempito con metalli fusi viene espulso sotto pressione, provoca un'esplosione.

Esistono due semplici modi per far esplodere una batteria al litio: calore e danni fisici. Diamo un'occhiata a entrambi.

Surriscaldamento e sovraccarico

Questa è la ragione più comune per cui una batteria si guasta. Qualcosa va storto nel circuito di carica e la potenza in ingresso continua a guidare la reazione chimica. Un posto nella batteria alla fine si surriscalda e, poiché è ancora in carica, non può raffreddarsi, causando ciò che è noto come fuga termica.

In questo caso, la parte calda inizia a generare il proprio calore, il che fa surriscaldare altre aree dell'elettrolita e causano il surriscaldamento di più punti della batteria. Il calore espande l'elettrolita e crea vapore, aumentando la pressione fino a quando l'involucro della batteria non si divide e spegne tutta la pressione e un liquido appiccicoso molto caldo, molto appiccicoso (e molto infiammabile una volta esposto all'aria).

Una fuga termica può avvenire abbastanza velocemente da non avvertire nemmeno il calore prima che la batteria si guasti.

Quando si verifica una tale rottura, può causare danni fisici alle cose che sono vicine ad essa - quando si tiene un telefono, circuiti stampati e vetro o plastica. Questi materiali possono anche prendere fuoco dal calore, che a sua volta fa infiammare l'elettrolita sfuggito e si comporta come il napalm - fuoco che si attacca alle cose fino a quando non brucia o si brucia.

Il processo di fuga termica può avvenire molto rapidamente e le cose possono andare da guasti "normali" a catastrofici all'interno della batteria prima ancora che il calore venga trasferito attraverso il telefono alle mani. Per fortuna, le centinaia di milioni di batterie al litio prodotte ogni anno hanno un tasso di guasto estremamente basso (quasi statisticamente insignificante) a causa di fuga termica, in parte a causa di misure di sicurezza (è richiesto l'abbonamento) come additivi non infiammabili all'elettrolito e ai rivestimenti.

Quando il telefono ti dice che è troppo caldo e non si carica o non funziona alla massima velocità, deve raffreddarsi in modo che non si verifichi una fuga termica. Ascolta il piccolo pop-up e lascialo raffreddare.

Danno meccanico

Le batterie al litio sono progettate per essere leggere, fornire un'elevata potenza ed essere facili da caricare. Ciò significa che il guscio esterno e la barriera (e) che separa gli elettrodi sono molto sottili e leggeri, con la maggior parte del peso proveniente dalle parti che possono effettivamente alimentare il telefono.

Poiché le partizioni e il case sono sottili, sono abbastanza facili da perforare o strappare. Se la struttura della batteria stessa viene danneggiata in modo tale da far toccare gli elettrodi, si verificherà un corto circuito. La scarica elettrica istantanea è esplosiva, il che può (e riscalderà) l'elettrolito e creare pressione per espellerlo attraverso eventuali rotture nel vano batteria. Fa caldo, è infiammabile ed è in contatto con una scintilla. Questa è una ricetta per il disastro.

Fa caldo, è infiammabile ed è in contatto con una scintilla. Questa è una ricetta per il disastro.

Un involucro sottile è anche una precauzione di sicurezza, anche se sembra folle. Il metallo più sottile è più facile da rompere, quindi una minore pressione può generare all'interno di una custodia sigillata, creando essenzialmente un foro di sfiato. Spingere fuori il liquido caldo infiammabile sotto pressione non è una buona cosa. Lasciare aumentare la pressione fino a quando non si rompe un caso più spesso è peggio.

Altri metalli che vengono a contatto con la pasta elettrolitica possono anche creare una scintilla che porta al fallimento. Ti lascerò cercare su YouTube per vedere persone incredibilmente stupide che bucano le batterie del telefono per farle esplodere. La reazione al metallo estraneo fa la stessa cosa di un corto, ma su scala minore.

Che dire del Note 7?

Crushader utente reddit di credito immagine

Per cominciare, nessuno tranne Samsung sa perché le batterie di alcuni Note 7 sono esplose. Hanno inviato una breve dichiarazione attraverso il loro Regno Unito, divisione che non ha davvero senso. L'espressione "l'anodo-catodo è entrato in contatto" suona come se stesse descrivendo un breve, ma come scritto non significa nulla. Non proverò a interpretare qualcosa che non è chiaro in un caso come questo. Ma posso dire quello che penso come un quarterback di poltrona che non ha mai visto esplodere o ispezionare un Note 7 che è esploso da solo, una situazione in cui l'anodo in cortocircuito rispetto al catodo ha più senso.

Poiché le persone hanno segnalato che la batteria del Note 7 si è esaurita senza che sia stata collegata e che grandi parti dei telefoni che vediamo nelle foto non siano bruciate, suppongo che non sia una situazione di fuga termica, anche se Health Canada dice esplicitamente che il solo il fallimento in Canada è stato dovuto al surriscaldamento,

Chiunque al di fuori di Samsung può solo ipotizzare ciò che sta accadendo.

Una situazione di fuga termica non è "istantanea" come un cortocircuito diretto e la soluzione elettrolitica eccitata impiegherebbe più tempo ad uscire da una batteria scoppiata per poi continuare dopo che un'esplosione ha rotto il caso. Più di una semplice parte del telefono verrebbe bruciata, così come altri oggetti nelle immediate vicinanze. Un'esplosione di calore provocherebbe anche il rigonfiamento della batteria prima che l'involucro flessibile si rompesse e, senza spazio per l'espansione, la batteria gonfia romperebbe il guscio esterno del telefono. Ci sono video su YouTube che mostrano come ciò accada, ed ecco un ottimo (anche se vecchio) esempio di qualcuno che elude le misure di sicurezza per farlo accadere. Qualcuno avrebbe menzionato il telefono gonfiarsi prima che esplodesse, penso.

Inoltre, non credo che nessun oggetto estraneo o avanzi di produzione entrino in contatto con l'elettrolito. So che questa è una teoria popolare, ma se un gruppo di batterie (non siamo nemmeno sicuri di quanto sia grande un "lotto" in questo caso) hanno tutte piccole particelle nell'elettrolito, vedremmo molto di più Nota 7s esplodere.

Un cortocircuito all'interno della batteria o nel circuito di carica combinato con un elettrolita che è stato trattato con additivi non infiammabili mi sembra più probabile. Una rapida esplosione che rilascia una piccola quantità di pressione e fluido in una sola volta potrebbe rapidamente esaurirsi se nulla fosse in contatto con il telefono. Quando il telefono è in contatto con qualcosa di infiammabile, ad esempio il sedile di una jeep, potrebbe causare un incendio.

Naturalmente, potrebbero esserci molti altri fattori di cui non siamo a conoscenza. Il processo di fabbricazione utilizzato per creare una batteria agli ioni di litio per un telefono li rende molto sicuri da usare. Ma c'è anche molto che potrebbe andare storto.

Un rapporto preliminare di Samsung ai regolatori coreani ha accusato un errore di produzione che ha messo in contatto le piastre all'interno della batteria, innescando "calore eccessivo". Il rapporto rileva che sono necessarie ulteriori analisi per individuare la causa esatta.

Le conclusioni iniziali indicano un errore nella produzione che ha esercitato pressione sulle piastre contenute nelle celle della batteria. Ciò a sua volta ha messo in contatto poli negativi e positivi, innescando un calore eccessivo. Samsung ha tuttavia sottolineato la necessità di effettuare un'analisi più approfondita per determinare "la causa esatta" del danneggiamento della batteria.

Cosa sappiamo del Note 7 e della sua batteria

Non sappiamo esattamente cosa stia succedendo con il Note 7 e nessuno al di fuori di Samsung. Ma possiamo fare un'ipotesi plausibile sulla base delle poche prove a cui siamo a conoscenza. E alla fine, non importa. Samsung ha riscontrato che il Note 7 è difettoso e tutti dovremmo smettere di usarli e restituirli. Una sostituzione senza problemi è in produzione e già in viaggio verso il canale di vendita. Non abbiamo bisogno di sapere perché esplode per sapere che dovremmo liberarcene.

Samsung ti consiglia di spegnere il tuo Note 7 e di smettere di usarlo.

Samsung e il tuo operatore telefonico (o altri rivenditori come Target o Best Buy) hanno messo in atto politiche e metodi che ti consentono di restituire il tuo Note 7 senza perdere denaro. Alcuni offrono dispositivi in ​​prestito che puoi restituire quando i telefoni Note 7 corretti si fanno strada sugli scaffali, mentre altri offrono semplicemente un rimborso totale. Entrambe le opzioni sono meglio che rischiare la mano o il viso se la batteria si guasta.

Abbiamo compilato tutto ciò che devi sapere in un unico posto e siamo anche felici di rispondere a tutte le domande che possiamo nei commenti o sui social media.

Richiamo Samsung Galaxy Note 7: tutto ciò che devi sapere