מה גורם לסוללת טלפון להתפוצץ?

שיחות סוללה מתפוצצות זה משהו שאי אפשר לברוח ממנו כרגע, בזכות בעיה עם מכשיר ה- Galaxy Note 7. של סמסונג. זה דיון טוב שיש: ככל שאנשים יותר מדברים על זה, כך פחות סביר שילד ייפגע בגלל כשל בסוללה. ככל שאנחנו שונאים לראות מוצר שאנחנו אוהבים לחוות בעיות בטיחות, אנו שונאים לראות אנשים נפגעים הרבה יותר.

אבל ה- Note 7 אינו הטלפון הראשון שאי פעם עבר בעיות סוללות, והוא לא יהיה האחרון. תמיד יהיו אירועים מבודדים של סוללות כישלונות כל עוד אנו משתמשים בטלפונים עם תאי ליתיום-יון, וה- Note 7 אינו הטלפון הראשון שהסוללה שלו זקוקה לזכרון נרחב מכיוון שמשהו לא בסדר תחת מכסה המנוע - כמו נוקיה ארוכת שנים האוהדים יודעים טוב מדי. זה קורה. זה אף פעם לא דבר טוב, אבל זה דבר. בואו נדבר על למה זה יכול לקרות.

איך סוללת הטלפון שלך עובדת

הדבר הראשון שעלינו להבין הוא כיצד בדיוק פועלת סוללת הליתיום-יון בטלפון שלך. השם נותן לנו רמז - חשמל מועבר מאלקטרודה אחת לאחרת באמצעות יוני ליתיום טעונים.

חשמל פוגש כימיה פוגש מטלורגיה - זה מה שמאפשר סוללה.

סוללות ליתיום-יון מאחסנות, מעבירות ומשחררות אנרגיה בגלל תגובות כימיות טבעיות. לסוללה שתי אלקטרודות - אנודה וקתודה. הקתודה מחוברת לחיבור החיובי (+) בסוללה ומחזיקה יוני טעונים חיוביים, והאנודה מחוברת לחיבור השלילי (-) ומחזיקה (ניחשתם נכון) יונים טעונים שלילית.

בין שתי האלקטרודות נמצא מה שמכונה אלקטרוליט. האלקטרוליט בסוללת ליתיום הוא (לרוב) משחת ממס אורגנית שיש בה מספר גדול מאוד של מלחים מתכתיים (ברוב המקרים, המתכת היא ליתיום) כחלק מאיפור שלה. זה הופך אותו למוליך חשמלי - חשמל יכול לעבור דרכו. האנודה והקתודה נמצאים באלקטרוליט ומופרדים על ידי מחסום פיזי כך שהם לא יכולים לגעת.

כשאתה מפרק את הסוללה (כשאתה משתמש בטלפון שלך ולא טוען אותה) הקתודה דוחפת את היונים הטעונים שלה חיובית והאנודה שהוטענה בשלילה מושכת אותם. חשמל זורם מהאנודה, דרך המכשיר שלך ואז חזרה לקתודה. כן, חשמל עובר דרך לולאה ולא "מנוצל" על ידי הדבר שמונע. כשאתה טוען את הטלפון שלך, ההפך קורה ויונים נוסעים מהקתודה דרך האלקטרוליט לאנודה.

ליתיום הוא האלמנט המושלם לסוללות נטענות: הוא קל משקל, קל לטעינה ומחזיק מטען למשך זמן רב.

כאשר יונים אלה באים במגע עם האטומים הטעונים באלקטרודה, תגובה אלקטרוכימית הנקראת הפחתת חמצון (redox) משחררת את האלקטרונים הטעונים לצאת החוצה דרך מגעי הסוללה, המחוברים לאלקטרודות. זה ממשיך לטעון את יוני הליתיום באלקטרוליט עד שלא נשארו מספיק שיכולים להחזיק מטען חיובי חזק מספיק כדי לעבור דרך רסק האלקטרוליט, והסוללה שלך כבר לא תטעין.

ליתיום הוא המתכת הקלה ביותר - מספר שלוש על הטבלה המחזורית. זה גם מאוד מרגש, מה שמקל על יצירת תגובה כימית חזקה. זה הופך אותה למתכת כמעט מושלמת לשימוש בסוללה נטענת ניידת. זה קל משקל, קל לטעינה וממשיך להחזיק מטען למשך זמן רב.

מה יכול לגרום לסוללה להתפוצץ?

בתור התחלה, בואו נגדיר מה המשמעות של התפוצצות במקרה זה. משחת האלקטרוליטים בתוך סוללת ליתיום-יון נדיפה ביותר. זה יכול (ויהיה) להגיב באלימות למתכות אחרות, ויש לו נקודת התכה נמוכה מאוד (180 מעלות צלזיוס). בתוך מעטפת סוללה אטומה, הלחץ שנוצר יכול להצטבר עד שקרס המארז ואז להימלט במהירות. הלחץ מבצע נוזלי אלקטרוליט חמים במיוחד העלולים לגרום לדברים אחרים לעלות באש. יש סוללות ליתיום המאווררות עם חור בריחה כך שלא יתפרצו תחת לחץ. כאשר מעטפת הסוללה מתפרקת ונוזל מחומם-על מלא במתכות מומס גורש בלחץ, זה גורם לפיצוץ.

ישנן שתי דרכים קלות לגרום לסוללת ליתיום להתפוצץ - חום ונזק גופני. בואו נסתכל על שניהם.

התחממות יתר וטעינה יתר

זו הסיבה הנפוצה ביותר שסוללה נכשלה. משהו משתבש במעגל הטעינה וכוח הכניסה ממשיך להניע את התגובה הכימית. מקום אחד בסוללה יתחמם בסופו של דבר חם מדי, ומכיוון שהוא עדיין נטען, הוא לא יכול להתקרר, מה שגורם למה שמכונה בורח תרמי.

במקרה זה, החלק החם מתחיל לייצר חום משלו, מה שגורם לאזורים אחרים בגוף האלקטרוליט להתחמם יתר על המידה, והם גורמים לכתמים נוספים בסוללה להתחמם יתר על המידה. החום מרחיב את האלקטרוליט ויוצר קיטור, בונה לחץ עד שמארז הסוללה מתפצל ומכריח את כל הלחץ וחלקם נוזל דביק מאוד חם, דביק מאוד (ודליק מאוד לאחר שנחשף לאוויר).

בורח תרמי יכול להתרחש מספיק מהר כדי שלא תחוש אפילו בחום לפני שהסוללה תיכשל.

כאשר קרע כזה מתרחש, הוא יכול לגרום לנזק פיזי לדברים הקרובים אליו - כאשר מחזיקים טלפון, מעגלים ומזכוכית או פלסטיק. חומרים אלה יכולים גם לעלות באש מהאש, מה שבתורו גורם לאלקטרוליט הנמלט להתלקח ולהתנהג כמו נפאלם - אש הנצמדת לדברים עד שהיא שורפת דרכם או שורפת את עצמה החוצה.

תהליך הבריחה התרמית יכול להתרחש מהר מאוד, והדברים יכולים לעבור מ"רגיל "לכישלון קטסטרופלי בתוך הסוללה עוד לפני שהחום מועבר דרך הטלפון לידיים שלך. למרבה המזל, למאות מיליוני סוללות הליתיום המיוצרות מדי שנה שיעור כישלונות נמוך (כמעט חסר חשיבות סטטיסטית) בגלל בריחה תרמית, בין היתר בגלל אמצעי בטיחות (נדרש מנוי) כמו תוספים לא דליקים לאלקטרוליט וציפויים.

כשהטלפון שלך אומר לך שהוא חם מדי ולא יטען או יפעל במלוא המהירות, הוא צריך להתקרר כך שברח תרמי לא יקרה. האזינו לקופץ הקטן ותנו לו להתקרר.

נזק מכני

סוללות ליתיום מיועדות להיות קלות משקל, לספק תפוקה גבוהה ולהיות קלות לטעינה. משמעות הדבר היא שהמעטפת החיצונית והמכשול (ים) המפרידים בין האלקטרודות הם דקים וקלים מאוד, כאשר רוב המשקל מגיע מהחלקים שיכולים באמת להניע את הטלפון שלך.

מכיוון שהמחיצות והמארז דקים, הם קלים למדי לנקב או לקרוע. אם מבנה הסוללה עצמה נפגע באופן שגורם לאלקטרודות לגעת, יקרה קצר חשמלי. הפריקה החשמלית המיידית היא חומר נפץ, שיכול (ויהיה) לחמם את האלקטרוליט וליצור לחץ כדי לדחוף אותו החוצה דרך כל שבר במארז הסוללה. חם, זה דליק וזה בקשר עם ניצוץ. זה מתכון לאסון.

חם, זה דליק וזה בקשר עם ניצוץ. זה מתכון לאסון.

מעטפת דקה היא גם אמצעי בטיחות, אם כי זה נשמע מטורף. קל יותר לקרע במתכת דק יותר, כך שפחות לחץ יכול להיווצר בתוך מארז אטום - בעצם יצירת חור פתח. הוצאת נוזל חם דליק תחת לחץ אינה דבר טוב. לאפשר לחץ נוסף לבנות עד שהוא קורע מקרה עבה יותר הוא גרוע.

מתכות אחרות שבאות במגע עם משחת האלקטרוליטים יכולות גם ליצור ניצוץ שמוביל לכישלון. אני אתן לך לחפש בעצמך ב- YouTube כדי לראות אנשים מטופשים להפליא שמנקבים סוללות טלפון כדי לגרום להם להתפוצץ. התגובה למתכת זרה עושה את אותו הדבר כמו קצר אך בקנה מידה קטן יותר.

מה עם הפתק 7?

אשראי תמונה משנה את המשתמש

בתור התחלה, אף אחד מלבד סמסונג לא יודע מדוע הסוללות בחלק מהערות 7 התפוצצו. הם שלחו הצהרה קצרה דרך בריטניה שלהם, חטיבה שלא ממש הגיונית. הניסוח "האנודה לקתודה באה במגע" נשמע כאילו הם מתארים קצרה, אך כפי שנכתב זה לא אומר דבר. אני לא אנסה לפרש משהו שלא ברור במקרה כזה. אבל אני יכול לומר את מה שאני חושב כקווטרבק בכורסה שמעולם לא ראה את ה Note 7 מתפוצץ או בדק אחד שהתפוצץ מעצמו, מצב בו מכנסי האנודה לקתודה אכן הגיוניים ביותר.

מכיוון שאנשים דיווחו כי הסוללה של ה- Note 7 נכשלה מבלי שהיא מחוברת וחלקים גדולים מהטלפונים שאנו רואים בתמונות לא נשרפים, אני הולך להניח שזה לא מצב בורח תרמי, למרות שבבריאות קנדה אומרים באופן מפורש כי הבודד הכישלון בקנדה היה מחימום יתר,

כל מי שמחוץ לסמסונג יכול רק לנחש משכיל מה קורה.

מצב בורח תרמי אינו "מיידי" כמו קצר ישיר, ופתרון האלקטרוליט הנרגש ייקח זמן רב יותר לצאת מסוללת פרץ ואז ימשיך לאחר שפיצוץ אירע את המקרה. יותר מסתם חלק מהטלפון יישרף, כמו גם חפצים אחרים באזור המיידי. פיצוץ חום גם כן יגרום לסוללה להתנפח לפני שהמארז הגמיש יתפרץ, וללא מקום להתפשטות, הסוללה הנפוחה תיסדק את המעטה החיצוני של הטלפון. יש סרטונים ביוטיוב שמראים איך זה קורה, והנה דוגמא נהדרת (גם אם ישנה) למישהו שעוקף את אמצעי הבטיחות כדי שזה יקרה. מישהו היה מציין את הטלפון שמתנפח לפני שהוא נשף, הייתי חושב.

אני גם לא חושב ששום חפץ זר או שאריות ייצור יבואו במגע עם האלקטרוליט. אני יודע שזו תיאוריה פופולרית, אבל אם חבורה של סוללות (אנחנו אפילו לא בטוחים עד כמה גדול "אצווה" במקרה הזה) לכולם יש חלקיקים קטנים באלקטרוליט, היינו רואים הרבה יותר הערה 7s מתפוצץ.

נראה שסביר יותר זמן בתוך הסוללה או במעגל הטעינה בשילוב אלקטרוליט שטופל בתוספים שאינם דליקים. פיצוץ מהיר שמשחרר כמות קטנה של לחץ ונוזל בבת אחת עלול לשרוף את עצמו במהירות אם שום דבר לא היה בקשר עם הטלפון. כאשר הטלפון נמצא במגע עם משהו דליק, נניח מקום מושבו של ג'יפ, זה עלול לגרום לשריפה.

כמובן שיכולים להיות המון גורמים אחרים שאנחנו לא יודעים עליהם. תהליך הייצור המשמש ליצירת סוללת ליתיום-יון לטלפון גורם להם להיות בטוחים מאוד לשימוש. אבל יש גם הרבה שיכולים להשתבש.

דו"ח ראשוני של סמסונג לפיקוחי הקוריאנים האשים את שגיאת הייצור שהביאה צלחות בתוך הסוללה במגע, והפעילה "חום מוגזם". הדו"ח ציין כי היה צורך בניתוח נוסף כדי לאתר את הסיבה המדויקת.

מסקנות ראשוניות מצביעות על שגיאה בייצור שהפעילה לחץ על צלחות הכלולות בתאי סוללה. זה בתורו הביא עמודים שליליים וחיוביים למגע, מה שגרם לחום מוגזם. עם זאת, סמסונג הדגישה כי עליה לבצע ניתוח מעמיק יותר בכדי לקבוע "הגורם המדויק" לנזק לסוללה.

מה שאנחנו יודעים על ה- Note 7 והסוללה שלו

אין לנו מושג מה בדיוק קורה עם ה- Note 7 וגם לא מישהו מחוץ לסמסונג. אבל אנחנו יכולים להניח ניחוש משכיל על סמך העדויות המועטות שאנו קשורים אליהן. ובסופו של דבר זה לא משנה. הערה 7 נקבעה על ידי סמסונג לקויה וכולנו אמורים להפסיק להשתמש בהם ולהחזיר אותם. מחליף ללא הנפקה נמצא בהפקה וכבר בדרך לערוץ המכירות. איננו צריכים לדעת מדוע זה מתפוצץ לדעת שעלינו להיפטר ממנו.

סמסונג ממליצה לכבות את ה- Note 7 ולהפסיק להשתמש בו.

לסמסונג ולספק שלך (או קמעונאים אחרים כמו Target או Best Buy) קיימות מדיניות ושיטות המאפשרות לך להחזיר את ה- Note 7 שלך מבלי להפסיד כסף. חלקם מציעים מכשירי לווה שתוכלו להחזיר כשמתוקנים טלפונים של הערה 7 מפלסים את דרכם על המדפים, בעוד שאחרים פשוט מציעים החזר כספי על הסף. אחת מהאפשרויות עדיפה על סיכון היד או הפנים שלך אם הסוללה אכן תקלה.

ריכזנו עבורכם את כל מה שצריך לדעת במקום אחד, ואנחנו גם שמחים לענות על כל שאלות שנוכל בתגובות או במדיה החברתית.

Samsung Galaxy Note 7 זוכר: כל מה שצריך לדעת