ما الذي يجعل بطارية الهاتف تنفجر؟

انفجار بطارية الحديث هو شيء لا يمكنك الهروب منه الآن ، وذلك بفضل مشكلة في Samsung Galaxy Note 7. من الجيد مناقشة ذلك: كلما تحدث المزيد من الناس حوله ، قل احتمال إصابة الطفل بأذى من فشل البطارية. بقدر ما نكره أن نرى منتجًا نود أن نواجه مشكلات السلامة ، فإننا نكره رؤية الناس يتأذون أكثر.

لكن Note 7 ليس أول هاتف يواجه مشاكل البطارية على الإطلاق ، ولن يكون الأخير. ستكون هناك دائمًا حوادث معزولة للبطاريات طالما أننا نستخدم الهواتف التي تحتوي على خلايا ليثيوم أيون ، وليس Note 7 هو الهاتف الأول الذي احتاجت بطاريته إلى استدعاء واسع النطاق نظرًا لوجود خطأ ما في الغطاء - مثل نوكيا منذ فترة طويلة المشجعين يعرفون جيدا. هذا يحدث. هذا ليس شيئًا جيدًا أبدًا ، لكنه شيء جيد. دعنا نتحدث عن سبب حدوث ذلك.

كيف تعمل بطارية هاتفك

أول ما نحتاج إلى فهمه هو بالضبط كيف تعمل بطارية ليثيوم أيون في هاتفك. يعطينا الاسم تلميحًا - يتم نقل الكهرباء من قطب إلى آخر باستخدام أيونات الليثيوم المشحونة.

الكهرباء تجتمع الكيمياء تقابل علم المعادن - وهذا ما يجعل البطارية ممكنة.

تعمل بطاريات ليثيوم أيون على تخزين الطاقة ونقلها وإطلاقها بسبب التفاعلات الكيميائية الطبيعية. تحتوي البطارية على قطبين - أنود وكاثود. الكاثود متصل بالاتصال الموجب (+) بالبطارية ويحمل أيونات موجبة الشحنة ، ويتم توصيل الأنود بالاتصال السلبي (-) ويحمل (تخمنت) أيونات سالبة الشحنة.

بين القطبين هو ما يسمى بالكهرباء. يكون المنحل بالكهرباء الموجود في بطارية الليثيوم (عادة) معجونًا مذيبًا عضويًا يحتوي على عدد كبير جدًا من الأملاح المعدنية (في معظم الحالات ، يكون هذا المعدن عبارة عن ليثيوم) كجزء من تركيبته. هذا يجعلها موصلة كهربائياً - يمكن للكهرباء المرور عبرها. يوجد الأنود والكاثود في المنحل بالكهرباء ويفصل بينهما حاجز مادي حتى لا يستطيعان لمسه.

عندما تقوم بتفريغ البطارية (عند استخدام هاتفك وعدم شحنه) ، يقوم الكاثود بدفع أيوناته الموجبة الشحنة وجذب الأنود المشحون سالبًا. تتدفق الكهرباء من الأنود ، عبر جهازك ، ثم تعود إلى الكاثود. نعم ، تنتقل الكهرباء عبر حلقة ولا يتم "استهلاكها" بواسطة الشيء الذي يتم تشغيله. عندما تقوم بشحن هاتفك ، يحدث العكس وتنتقل الأيونات من الكاثود عبر المنحل بالكهرباء إلى الأنود.

الليثيوم هو العنصر المثالي للبطاريات القابلة لإعادة الشحن: إنه خفيف الوزن وسهل إعادة الشحن ويحمل شحنة لفترة طويلة.

عندما تتلامس هذه الأيونات مع الذرات المشحونة في قطب كهربائي ، فإن التفاعل الكهروكيميائي المسمى اختزال الأكسدة (الأكسدة والاختزال) يحرر الإلكترونات المشحونة من السفر عبر ملامسات البطارية المتصلة بالأقطاب. يستمر هذا في شحن أيونات الليثيوم في المنحل بالكهرباء إلى أن لا يوجد ما يكفي من اليسار يمكنه حمل شحنة موجبة قوية بما يكفي للتنقل عبر معجون المنحل بالكهرباء ، ولن تعد البطارية تشحن.

الليثيوم هو أخف معدن - رقم ثلاثة على الجدول الدوري. إنها أيضًا مثيرة للغاية ، مما يجعل من السهل إنشاء تفاعل كيميائي قوي. هذا يجعله معدنًا مثاليًا للاستخدام في بطارية محمولة قابلة للشحن. إنه خفيف الوزن وسهل إعادة الشحن ويستمر في حمله لفترة طويلة.

ما يمكن أن تجعل بطارية تنفجر؟

بالنسبة للمبتدئين ، دعنا نحدد ما يعنيه الانفجار في هذه الحالة. معجون المنحل بالكهرباء داخل بطارية ليثيوم أيون متقلب للغاية. يمكنها (وسوف) تتفاعل بعنف مع معادن أخرى ، ولها نقطة انصهار منخفضة جدًا (180 درجة مئوية). داخل غلاف البطارية المختوم ، يمكن أن يتراكم الضغط الناتج حتى يتمزق الغلاف ، ثم يهرب بسرعة. ينفذ الضغط سوائل بالكهرباء الساخنة للغاية والتي يمكن أن تسبب أشياء أخرى لإشتعال النار. يتم تهوية بعض بطاريات الليثيوم بفتحة هروب حتى لا تمزق تحت الضغط. عندما يتم فصل غلاف غلاف البطارية والسائل ذو درجة الحرارة العالية المملوءة بالمعادن المذابة تحت الضغط ، فإنه يتسبب في حدوث انفجار.

هناك طريقتان سهلتان لتنفجر بطارية ليثيوم - الحرارة والأضرار المادية. دعنا ننظر إلى كليهما.

الانهاك والشحن الزائد

هذا هو السبب الأكثر شيوعًا لفشل البطارية. حدث خطأ ما في دائرة الشحن واستمرت قوة الإدخال في دفع التفاعل الكيميائي. سيصبح مكان واحد في البطارية في النهاية شديد الحرارة ، ولأنه لا يزال قيد الشحن ، فإنه لا يمكن أن يبرد ، مما يسبب ما يعرف بالهروب الحراري.

في هذه الحالة ، يبدأ الجزء الساخن في توليد الحرارة الخاصة به ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة مناطق أخرى في المنحل بالكهرباء ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة البقع في البطارية. تقوم الحرارة بتوسيع الإلكتروليت وتوليد البخار وبناء الضغط حتى ينفصل غلاف البطارية ويفرض كل الضغط وبعض سائل لزج حار جدًا للغاية وقابل للاشتعال جدًا عند تعرضه للهواء.

يمكن أن يحدث فرار حراري سريعًا بما فيه الكفاية حتى لا تشعر بالحرارة قبل تعطل البطارية.

عندما يحدث مثل هذا التمزق ، يمكن أن يسبب أضرارًا جسدية للأشياء القريبة منه - عند حمل الهاتف أو لوحات الدوائر أو الزجاج أو البلاستيك. يمكن لهذه المواد أيضًا اشتعال النار من الحرارة ، والتي بدورها تجعل المنحل بالكهرباء المنفلت تشتعل وتتصرف مثل النابالم - نار تلتصق بالأشياء حتى تحترق فيها أو تحترق.

يمكن أن تحدث عملية الهروب الحراري بسرعة كبيرة ، ويمكن أن تتحول الأمور من "عادي" إلى فشل كارثي داخل البطارية قبل نقل الحرارة حتى من خلال هاتفك إلى يديك. لحسن الحظ ، فإن مئات الملايين من بطاريات الليثيوم المنتجة كل عام لديها معدل فشل منخفض للغاية (غير مهم إحصائياً تقريبًا) بسبب الهرب الحراري ، جزئيًا بسبب تدابير السلامة (الاشتراك مطلوب) مثل الإضافات غير القابلة للاشتعال إلى المنحل بالكهرباء والطلاء.

عندما يخبرك هاتفك بأنه حار جدًا ولن يشحن أو يعمل بأقصى سرعة ، فإنه يحتاج إلى البرودة حتى لا يحدث فرار حراري. استمع إلى النافذة المنبثقة الصغيرة واتركها لتبرد.

ضرر ميكانيكي

تم تصميم بطاريات الليثيوم لتكون خفيفة الوزن ، وتقدم إنتاجًا عاليًا ، وتكون سهلة الشحن. هذا يعني أن الغلاف الخارجي والحاجز الذي يفصل الأقطاب الكهربائية رقيقان جداً وخفيفان ، حيث يأتي معظم الوزن من الأجزاء التي يمكنها تشغيل هاتفك فعليًا.

نظرًا لأن الأقسام والحالة نحيفة ، فمن السهل ثقبها أو ثقبها. في حالة تلف بنية البطارية نفسها بطريقة تجعل الأقطاب الكهربائية تلمس ، ستحدث دائرة قصيرة. إن التفريغ الكهربائي الفوري متفجر ، يمكنه (وسيعمل) تسخين المنحل بالكهرباء وإنشاء ضغط لدفعه إلى الخارج من خلال أي تمزق في علبة البطارية. الجو حار ، وقابل للاشتعال وهو على اتصال مع شرارة. هذه وصفة لكارثة.

الجو حار ، وقابل للاشتعال وهو على اتصال مع شرارة. هذه وصفة لكارثة.

الغلاف الرفيع هو أيضًا إجراء وقائي ، على الرغم من أنه يبدو مجنونًا. يسهل تمزق المعدن الرقيق ، لذا يمكن توليد ضغط أقل داخل علبة محكمة الغلق - مما يؤدي إلى إنشاء فتحة تهوية بشكل أساسي. دفع السائل الساخن القابل للاشتعال تحت الضغط ليس بالأمر الجيد. ترك مزيد من الضغط يتفاقم إلى أن يتفجر حالة أكثر سمكا هو الأسوأ.

المعادن الأخرى التي تتلامس مع عجينة المنحل بالكهرباء يمكن أن تخلق شرارة تؤدي إلى الفشل. سأسمح لك بالبحث في YouTube بنفسك لرؤية أشخاص سخيفين للغاية يقومون بثقب بطاريات الهاتف لجعلها تنفجر. رد الفعل على المعدن الغريب يفعل نفس الشيء كقصر ، ولكن على نطاق أصغر.

ماذا عن الملاحظة 7؟

صورة الائتمان reddit المستخدم كسارة

بالنسبة للمبتدئين ، لا أحد غير Samsung يعرف سبب انفجار البطاريات في بعض أجهزة Note 7s. لقد أرسلوا بيانًا قصيرًا عبر المملكة المتحدة ، وهو تقسيم لا معنى له حقًا. تبدو عبارة "تحول الأنود إلى الكاثود" وكأنها تصف عبارة مختصرة ، لكنها لا تعني شيئًا كما هي مكتوبة. لن أحاول تفسير شيء غير واضح في مثل هذه الحالة. لكن يمكنني أن أقول ما أعتقد أنه قائد خلفي للكرسي لم يسبق له مثيل في انفجار الملاحظة 7 أو تفتيشها التي انفجرت من تلقاء نفسه ، وهو الموقف الذي يكون فيه قصور الأنود على الكاثود أكثر منطقية.

نظرًا لأن الأشخاص قد أبلغوا عن عطل بطارية Note 7 دون أن يتم توصيلها وأن أجزاء كبيرة من الهواتف التي نراها في الصور لا يتم حرقها ، سأفترض أنها ليست حالة هروب حراري ، على الرغم من أن Health Canada تقول بشكل قاطع كان الفشل في كندا من ارتفاع درجة الحرارة ،

يمكن لأي شخص خارج Samsung فقط تخمين متعلم حول ما يحدث.

لا يكون وضع الحرار الهوائي "فوريًا" كاختصار مباشر ، وسيستغرق حل الإلكتروليت المنفعل وقتًا أطول للخروج من بطارية الاندفاع ثم يستمر بعد انفجار تمزق الحالة. سيتم حرق أكثر من مجرد جزء من الهاتف ، بالإضافة إلى أشياء أخرى في المنطقة المجاورة. قد يتسبب انفجار الحرارة أيضًا في تضخيم البطارية قبل أن ينفجر الغلاف المرن ، ومع عدم وجود مجال للتوسع ، ستؤدي البطارية المنتفخة إلى تكسير الغلاف الخارجي للهاتف. هناك مقاطع فيديو على موقع YouTube توضح كيفية حدوث ذلك ، وإليك مثال رائع (وإن كان قديمًا) لشخص يتحايل على تدابير الأمان لتحقيق ذلك. شخص ما قد ذكر الهاتف تورم قبل أن ينفجر ، وأعتقد.

كما أنني لا أعتقد أن أي أشياء غريبة أو بقايا التصنيع تتلامس مع المنحل بالكهرباء. أعلم أن هذه نظرية شائعة ، ولكن إذا كانت مجموعة من البطاريات (لسنا متأكدين من حجم هذه "الدفعة" في هذه الحالة) تحتوي جميعها على جزيئات صغيرة في المنحل بالكهرباء ، فسنرى المزيد من الملاحظات من الفئة 7 انفجار.

يبدو أن حدوث قصور داخلي في البطارية أو في دائرة الشحن مقترن بالكهرباء التي تمت معالجتها بمضافات غير قابلة للاشتعال هو الأرجح بالنسبة لي. يمكن أن يؤدي الانفجار السريع الذي يطلق كمية صغيرة من الضغط والسوائل في الحال إلى حرق نفسه بسرعة إذا لم يكن هناك شيء على اتصال بالهاتف. عندما يكون الهاتف على اتصال بشيء قابل للاشتعال ، يقول مقعد سيارة الجيب ، فقد يتسبب ذلك في نشوب حريق.

بالطبع ، قد يكون هناك الكثير من العوامل الأخرى التي لا نعرف عنها. عملية التصنيع المستخدمة لإنشاء بطارية ليثيوم أيون للهاتف تجعلها آمنة للغاية للاستخدام. ولكن هناك أيضا الكثير الذي يمكن أن يحدث خطأ.

ألقى تقرير أولي صادر عن Samsung إلى المنظمين الكوريين باللوم على خطأ في الإنتاج تسبب في إتلاف الألواح داخل البطارية ، مما أدى إلى "حرارة مفرطة". أشار التقرير إلى أن هناك حاجة إلى مزيد من التحليل لتحديد السبب الدقيق.

تشير الاستنتاجات الأولية إلى وجود خطأ في الإنتاج أدى إلى الضغط على اللوحات الموجودة داخل خلايا البطارية. وهذا بدوره جعل الأقطاب السلبية والإيجابية في اتصال ، مما أدى إلى حرارة مفرطة. ومع ذلك ، أكدت شركة Samsung أنها تحتاج إلى إجراء تحليل أكثر شمولاً لتحديد "السبب الدقيق" لتلف البطارية.

ماذا نعرف عن الملاحظة 7 وبطاريتها

ليس لدينا أي فكرة عما يحدث بالضبط مع Note 7 ولا أي شخص خارج Samsung. ولكن يمكننا أن نخمن تخمينًا مستنيرًا استنادًا إلى الأدلة القليلة التي نمتلكها. وفي النهاية ، لا يهم. تم تحديد ملاحظة 7 من قبل سامسونج لتكون خاطئة ، ونحن جميعا من المفترض أن تتوقف عن استخدامها وإعادتها. بديل بدون المشكلة قيد الإنتاج وهو بالفعل في طريقه إلى قناة المبيعات. لا نحتاج إلى معرفة سبب انفجاره لنعرف أنه يجب علينا التخلص منه.

توصي شركة Samsung بإيقاف تشغيل الملاحظة 7 والتوقف عن استخدامها.

لدى Samsung والناقل الخاص بك (أو تجار التجزئة الآخرين مثل Target أو Best Buy) سياسات وطرق تسمح لك بإرجاع الملاحظة 7 دون خسارة أي أموال. تقدم بعض الأجهزة المقترضة التي يمكنك إرجاعها عند دخول هواتف Note 7 المصححة إلى الرفوف ، بينما يقدم البعض الآخر استردادًا تامًا. يعد الخياران أفضل من المخاطرة بيدك أو وجهك إذا فشلت البطارية.

قمنا بتجميع كل ما تحتاج إلى معرفته في مكان واحد ، ويسعدنا أيضًا أن نجيب على أي أسئلة في التعليقات أو على وسائل التواصل الاجتماعي.

يتذكر Samsung Galaxy Note 7: كل ما تحتاج إلى معرفته