휴대 전화 배터리가 폭발 할 수있는 이유는 무엇입니까?

최근에는 9to5Mac에 의해 사건이보고되었는데, 아이폰 6이 화재로 자전거 타기로 다리에 3도 화상을 입었습니다. 자발적으로 불을 끄는 전화 건전지에 대한 뉴스는 구운 희생자들의 끔찍한 사진과 함께 광범위하게 다루어 진 새로운 것이 아닙니다. 그러나 공기는 분명하지 않으며 우리는 폭발로 이어지는 실제 과학 현상에서 당신을 구역질 릴 수있는 그 어떤 사진도 빼고 설명하려고 노력할 것입니다.

스마트 폰의 핵심 배터리 기술은 지난 20 년 동안 획기적인 진보를 보지 못했지만 그 주변의 모든 것들은 도약과 한계를 넘어서고 있습니다. 배터리 관리, 충전 방법부터 IC 내장 케이블까지, 우리는 오늘날 가장 정교한 방식으로 배터리에 전력을 공급하고 있습니다.

그래서 그것은 질문을 구걸합니다. 왜 우리는이 망할 건전지가 연기가 나고 화염에 휩싸이는 것을 막을 수 없습니까? 그 질문에 답하기 위해 우리는 목이 깊지 만 허리 높이가 아닌 고등학교 과학에 뛰어 들어야합니다.

리튬 이온 배터리는 '꽉'

리튬 이온 배터리의 구조는 리튬 이온 배터리가 왜 그렇게 많은 경고를하는지 이해하는 데 매우 중요한 역할을합니다. 아래 이미지에서 볼 수 있듯이 양극 및 음극의 두 가지 기본 구성 요소는 시트 형식입니다. 다공성 '세퍼레이터'시트가 두 회로 사이에있어 단락을 방지합니다. 양극 - 분리막 - 음극 의 전체 조합은 평균 스마트 폰 배터리의 몇 mm 두께로 여러 번 쌓입니다.

이러한 단단한 패킹은 불과 몇 mm 두께의 용량에서 수천 mAh의 용량을 허용하지만, 우리가 곧 보게 될 재앙에 대한 피할 수없는 제조법이기도합니다.

Bane: Thermal Runaway

어떤 배터리에서도 양극과 음극이 서로 직접 접촉하면 단락이 발생합니다. 배터리의 내부 온도가 높아 지므로 배터리에 좋지 않습니다. 그리고 리튬 이온 배터리의 경우 자체 방전의주기가 시작되어 온도가 더 올라 가기 때문에 더 나쁩니다. 이것은 '열기 론'이라고 불립니다. 그리고 이것은 폭발의 전구체 역할을합니다.

여기에서 리튬 이온 배터리의 밀집 구조는 양극 - 음극이 매우 얇은 분리막으로 떨어져 있기 때문에 자체적 인 적입니다. 또한 Thermal Runaway가 시작되면 Li-ion 배터리의 높은 에너지 밀도가 화재의 연료로 작용합니다.

그것이 폭발 할 수있는 주요 이유

이러한 가스가 발생하면 배터리 내부의 압력이 상승하여 궁극적으로 폭발로 이어집니다.

배터리 단락은 자체적으로 발생하지 않습니다. 제조 공정에서부터 충전 및 작업 환경과 같은 외부 요인에 이르는 다양한 요소가 아래에 자세히 설명되어 있습니다.

제조 결함

배터리가 붐을 일으키는 원인 중 하나는 제조 품질과 공정이 느슨합니다. 이것은 또한 더 싼 건전지 및 전화가 그것에 더 감염되기 쉽다는 사실을 상기시키는 주된 원인이다. 리튬 이온 셀을 제조하는 것은 로켓 과학이 아니지만 관련 재료가 위험하고 불안정한 상태 (리튬)이므로 일부 수준의 QC를 유지해야합니다.

더 싼 배터리는 일반적으로 열화를 일으키고 단락을 일으키는 열등한 품질의 세퍼레이터를 사용합니다. 이러한 배터리는 또한 깨끗한 환경에서 조립되지 않아 단자 주위에 입자가 증착되어 다시 단락을 일으킨다. 외부 케이스도 마킹이되어 있지 않으며 무딘 힘과 충격을 견디기에 부적합합니다.

충전 관행

하룻밤 만 충전하거나 1 %까지 배수하기 위해 휴대 전화를 보관 하시겠습니까? 이 두 가지 작업을 수행하는 경우 걱정하지 마십시오. 휴대 전화를 토스트하지는 않지만 시간이 지남에 따라 배터리의 건강에 영향을 미칩니다. 리튬 이온 배터리는 3.7 ~ 4.2 볼트의 범위에서 평화로운 배터리이지만 5 볼트 이상으로 충전하거나 3.2 볼트 미만으로 방전하면 배터리가 방전됩니다.

오늘날 모든 스마트 폰은 한계를 넘어서는 전압을 회피하기위한 회로를 내장하고 있지만 가격이 저렴하고 비표준 버전에서도 이러한 회로가 처음으로 적용됩니다. 비표준 충전기는 똑같이 위험합니다. 주전원이 포함되어있어 배터리가 치명적일 수 있으므로 위험합니다.

iPhone 사용자: iPhone을 올바르게 충전하기위한 전용 안내서가 있습니다.

물리적 손상

튀김 전화 사례의 역사를 살펴보면 근본 원인은 일반적으로 휴대 전화의 배터리가 아닌 것으로 간주되거나 가짜입니다. 그러나 아이폰으로 보는 것은 현재의 경우 범인이며, 우리는 그것을 배제 할 수 있습니다. 가능한 원인과 같이 보이는 것은 낙하 충격으로 세퍼레이터가 파열되고 대규모 단락이 발생합니다. 그래서 분노에 맞게 휴대 전화를 망치지 않는 것이 좋습니다.

배터리 분쇄기

마지막으로 열에 대해서도 약간 언급해야합니다. 외장 온도가 섭씨 60도 이상으로 오랫동안 유지되면 완벽하게 우수한 고품질 배터리에도 열이 발생할 수 있습니다. 따라서 장시간 동안 벽난로, 난방기 또는 태양 근처에 전화기를 두지 마십시오.

BatteryUniversity의 다음 표는 안전한 온도와 관련하여 안내합니다.

그러나 왜 폭발입니까?

기술적 인 내용에 더 신경 쓰지 않고 위의 이유로 Thermal Runaway가 발생하면 배터리 내부의 열이 증가합니다. 또한, 런 어 웨이의 고유 한 현상으로 인해 내부의 열이 섭씨 150도 (화씨 302도)에 도달 할 수 있습니다.

이 온도에서 시트 사이의 분리기가 녹아서 더 큰 스케일로 단락이 발생합니다.

용존 분리기와 과열 된 전해질은 약간의 복잡한 화학 반응을 거쳐 일부 가스를 생성합니다. 이러한 가스가 발생하면 배터리 내부의 압력이 상승하여 궁극적으로 폭발로 이어집니다. 그러나 그 결과가 항상 그런 것은 아니며 때때로 배터리가 팽창하여 실패 할 수도 있습니다.

1. Halon, Halon 교체 또는 물 소화기를 사용하여 화재를 진압하고 추가 가연성 물질로 퍼지지 않도록하십시오.

2. 화재가 끝나면 장치를 식히기 위해 물 또는 기타 무 알코올 액체로 기기를 식히고 추가 배터리 셀이 열 폭주에 들어 가지 않도록하십시오.

그리고 불행한 일이 생기면 근처의 일부 배터리가 자기 연소를 시작하기로 결정했습니다. 위의 FAA (PDF 파일)의 조언에 따라 화재를 처리해야합니다.

우리는 무엇을 배웠습니까?

우리가 결론 지을 수있는 한 가지는 서브 파 배터리와 부품이 고장시에 중요한 역할을한다는 것입니다. 저렴한 충전기와 케이블도 똑같이 책임이 있습니다. 그러나 장시간 휴대 전화를 연결해 두어도 문제가 발생하지 않습니다. 그리고 의도적으로 배터리에 손상을 입히고 있습니다. 아무 것도 할 수없는 바보 스 작업 (Idiots at Work) 범주에 속합니다. 또한 모든 배터리가 고장 나면 TNT가되지 않으며 일부는 부풀거나 누출되거나 작동이 멈 춥니 다.

나는이 설명자가 과학적으로 제목에 대답 해주기를 바란다. 더 많은 불타는 질문이 있으시면 언제든지 의견을 보내 주시면됩니다. 행복하고 안전한 충전.

읽었을 때 휴대용 전력 은행이 저의 저축과 같이 휴가를 절약 할 수 있습니까?