Tại sao pin điện thoại có thể phát nổ: nhìn sâu hơn

Gần đây, một trường hợp đã được báo cáo bởi 9to5Mac trong đó một người đi xe đạp bị bỏng độ ba ở chân do iPhone 6 bốc cháy. Tin tức về pin điện thoại bắt lửa tự phát không phải là bất cứ điều gì mới, được phủ sóng rộng rãi trước đó cùng với một số hình ảnh khủng khiếp của các nạn nhân bị bỏng. Tuy nhiên, không khí không rõ ràng và chúng tôi sẽ cố gắng giải thích hiện tượng khoa học thực tế dẫn đến vụ nổ trừ đi bất kỳ bức ảnh nào có thể khiến bạn buồn nôn.

Công nghệ pin lõi trong điện thoại thông minh đã không thấy bất kỳ tiến bộ đột phá nào trong hai thập kỷ qua, nhưng mọi thứ xung quanh nó đã có những bước phát triển vượt bậc. Từ quản lý pin, phương pháp sạc cho đến cả dây cáp có IC tích hợp, chúng tôi đang cung cấp năng lượng cho pin theo cách tinh vi nhất hiện nay.

Vì vậy, nó đặt ra câu hỏi, tại sao chúng ta không thể giữ những cục pin chết tiệt này nhấn chìm mình và bất cứ thứ gì trong vùng lân cận trong khói và lửa? Để trả lời câu hỏi đó, chúng ta cần đi sâu vào khoa học ở trường trung học, không phải cổ sâu mà là eo cao.

Pin Li-ion là 'chặt chẽ'

Cấu trúc của pin Li-ion đóng vai trò rất quan trọng trong việc tìm hiểu lý do tại sao pin Li-ion đi kèm với rất nhiều cảnh báo. Như thể hiện trong hình ảnh dưới đây, Anode & Cathode, hai thành phần cơ bản của pin có dạng tờ. Một tấm 'Dải phân cách xốp có mặt giữa hai tấm để tránh đoản mạch. Toàn bộ sự kết hợp giữa Anode-separator-Cathode này được xếp chồng lên nhau nhiều lần trong độ dày vài mm của pin điện thoại thông minh trung bình của bạn.

Việc đóng gói chặt chẽ như vậy cho phép dung lượng vài nghìn mAh chỉ với độ dày vài mm, nhưng cũng là một công thức không thể tránh khỏi cho thảm họa như chúng ta sẽ sớm thấy.

The Bane: Nhiệt chạy trốn

Trong bất kỳ pin nào, nếu cực dương và cực âm tiếp xúc trực tiếp với nhau, sẽ xảy ra đoản mạch. Điều này có hại cho pin vì nó làm tăng nhiệt độ bên trong của pin. Và trong trường hợp pin Li-ion, điều tồi tệ hơn là điều này bắt đầu một chu kỳ tự xả, làm tăng thêm nhiệt độ. Điều này được gọi là 'Nhiệt chạy trốn'. Và điều này hoạt động như một tiền thân của vụ nổ.

Ở đây, cấu trúc được đóng gói chặt chẽ của pin Lithium Ion là kẻ thù của chính nó khi cực dương cực âm được tách ra chỉ bằng một dải phân cách rất mỏng. Ngoài ra, mật độ năng lượng cao của pin Li-ion đóng vai trò là nhiên liệu cho lửa, một khi Heat Runaway khởi động.

Những lý do chính tại sao nó có thể bùng nổ

Những khí này được tạo ra gây ra sự tích tụ áp suất bên trong pin cuối cùng dẫn đến một vụ nổ.

Đoản mạch trong pin không tự xảy ra. Một số yếu tố khác nhau, từ quy trình sản xuất đến các yếu tố bên ngoài, chẳng hạn như môi trường sạc và làm việc đều có trách nhiệm, được trình bày dưới đây.

Các khiếm khuyết sản xuất

Đầu tiên trong danh sách các nguyên nhân khiến pin của bạn bùng nổ là sự chậm chạp trong chất lượng và quy trình sản xuất. Đây cũng là nguyên nhân chính gây ra tiếng vang rằng thực tế là pin và điện thoại rẻ hơn dễ bị ảnh hưởng hơn. Mặc dù việc chế tạo một tế bào Li-ion không phải là khoa học tên lửa, nhưng vẫn phải duy trì một số mức độ QC vì các vật liệu liên quan là nguy hiểm và không ổn định (Lithium).

Pin rẻ hơn thường sử dụng Bộ phân tách chất lượng kém hơn, làm suy giảm nhanh chóng, gây ra đoản mạch. Pin như vậy cũng không được lắp ráp trong môi trường sạch sẽ gây ra sự lắng đọng các hạt xung quanh các thiết bị đầu cuối một lần nữa dẫn đến thiếu hụt. Vỏ bọc bên ngoài cũng không đạt đến nhãn hiệu và không đủ để duy trì các lực và tác động cùn.

Thực hành sạc

Giữ điện thoại của bạn để sạc qua đêm hoặc làm cạn kiệt đến 1%? Nếu bạn làm cả hai điều này, đừng lo lắng, nó sẽ không khiến điện thoại của bạn bị nướng mà chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe của pin theo thời gian. Pin Li-ion yên bình trong khoảng 3, 7 đến 4, 2 volt, nhưng sạc pin trên 5 volt hoặc xả chúng dưới 3, 2 volt sẽ kích thích chúng.

Tất cả các điện thoại thông minh ngày nay đã được xây dựng trong mạch để tránh điện áp vượt quá giới hạn nhưng một lần nữa trong các phiên bản rẻ hơn và không chuẩn, các mạch này trước tiên phải đi kaput. Bộ sạc không chuẩn cũng nguy hiểm không kém, thậm chí còn nhiều hơn vì nó liên quan đến nguồn cung cấp chính, có thể gây tử vong cho bạn cũng như pin của bạn.

Người dùng iPhone: Chúng tôi có một hướng dẫn dành riêng để sạc iPhone đúng cách.

Thiệt hại vật lý

Nếu chúng ta nhìn vào lịch sử của các trường hợp điện thoại chiên, nguyên nhân gốc rễ thường được coi là pin của điện thoại là không chuẩn hoặc giả. Nhưng xem như một chiếc iPhone là thủ phạm trong trường hợp hiện tại, chúng ta có thể loại trừ điều đó. Những gì trông giống như nguyên nhân có thể xảy ra là tác động mạnh từ mùa thu, dẫn đến vỡ dải phân cách và ngắn mạch quy mô lớn. Đó là lý do tại sao bạn không nên đập điện thoại vào cơn thịnh nộ.

Máy nghiền pin

Cuối cùng, một chút cũng nên được nói về nhiệt. Một pin hoàn hảo, chất lượng cao cũng sẽ trải qua Heat Runaway nếu nhiệt độ bên ngoài duy trì trên 60 độ C trong một thời gian dài. Vì vậy, tránh đặt điện thoại của bạn gần lò sưởi, lò sưởi trong phòng hoặc dưới ánh mặt trời trong thời gian dài.

Bảng dưới đây từ BatteryUniversity hướng dẫn bạn về nhiệt độ an toàn.

Nhưng tại sao vụ nổ?

Không đi sâu vào các công cụ kỹ thuật, khi, do bất kỳ lý do nào ở trên xảy ra Heat Runaway, nhiệt bên trong pin tăng lên. Hơn nữa, do hiện tượng vốn có của Runaway, nhiệt bên trong có thể lên tới 150 độ C (302 F).

Ở nhiệt độ này, dải phân cách giữa các tấm nóng chảy, gây đoản mạch ở quy mô lớn hơn.

Thiết bị phân tách nóng chảy và chất điện phân siêu nóng trải qua một số phản ứng hóa học siêu phức tạp tạo ra một số khí. Những khí này được tạo ra gây ra sự tích tụ áp suất bên trong pin cuối cùng dẫn đến một vụ nổ. Nhưng đó không phải lúc nào cũng là kết quả, đôi khi pin có thể bị phồng và hỏng.

1. Sử dụng một Halon, Halon thay thế hoặc bình chữa cháy nước để dập tắt đám cháy và ngăn chặn sự lây lan của nó sang các vật liệu dễ cháy bổ sung.

2. Sau khi dập tắt đám cháy, nhúng thiết bị bằng nước hoặc các chất lỏng không cồn khác để làm mát thiết bị và ngăn không cho các tế bào pin tiếp cận với sự thoát nhiệt.

Và trong mọi trường hợp không may, một số pin trong vùng lân cận của bạn quyết định bắt đầu tự đốt, nên tuân theo lời khuyên trên từ FAA (tệp PDF) để dập lửa.

Vậy chúng ta đã học được gì?

Một điều chúng ta có thể kết luận là pin phụ và linh kiện đóng vai trò chính trong các lỗi. Bộ sạc và cáp giá rẻ cũng chịu trách nhiệm như nhau. Nhưng giữ điện thoại của bạn cắm trong thời gian dài sẽ không gây ra điều này. Và cố tình làm hỏng pin, những thứ thuộc danh mục Idiots at Work mà không có gì có thể làm được. Ngoài ra, mọi sự cố về pin đều không biến thành TNT, một số chỉ bị phồng, rò rỉ hoặc ngừng hoạt động.

Tôi hy vọng người giải thích này đã trả lời câu hỏi trong tiêu đề, một cách khoa học. Nếu bạn có nhiều câu hỏi hóc búa hơn, vui lòng ping chúng tôi thông qua các bình luận. Sạc vui vẻ & an toàn.

C READNG ĐỌC: Ngân hàng điện cầm tay có thể cứu kỳ nghỉ của bạn giống như nó đã cứu tôi không?