為什麼手機充電時會起火
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最近9to5Mac报道了一个案例,其中一名骑车者由于他的iPhone 6着火而遭受了三腿烧伤。 关于自发引人注目的手机电池的消息并不是什么新鲜事,之前被广泛报道,还有一些可怕的烧伤受害者的照片。 然而,空气不清楚,我们将尝试解释导致爆炸的实际科学现象减去任何可能让你恶心的照片。
智能手机的核心电池技术在过去的二十年中没有看到任何突破性的进步,但它周围的一切都取得了突飞猛进的发展。 从电池管理,充电方法到内置IC的电缆,我们今天以最复杂的方式为电池供电。
所以它引出了一个问题,为什么我们不能让这些该死的电池在烟雾和火焰中吞噬自己和附近的任何东西? 那么回答这个问题,我们需要深入了解高中科学,而不是深入颈部,而是高腰。
锂离子电池“紧”
锂离子电池的结构在理解为什么锂离子电池发出如此多的警告中起着非常重要的作用。 如下图所示,阳极和阴极,电池的两个基本组件是片状。 两者之间存在多孔的“隔膜”片以防止短路。 阳极 - 隔膜 - 阴极的 整个组合在普通智能手机电池的几毫米厚度中堆叠数次。
这种紧密的封装只需几毫米的厚度即可实现几千毫安的容量,但我们很快就会看到这是一个不可避免的灾难配方。
Bane:热失控
在任何电池中,如果阳极和阴极彼此直接接触,则发生短路。 这对电池不利,因为它会增加电池的内部温度。 并且在锂离子电池的情况下,更糟糕的是,这开始自放电循环,进一步升高温度。 这被称为“热失控”。 这是爆炸的先兆。
在这里,紧密堆积的锂离子电池结构是它自己的敌人,因为阳极 - 阴极仅通过非常薄的隔板保持分开。 一旦热失控开始,锂离子电池的高能量密度就成为火灾的燃料。
可能爆炸的主要原因
产生的这些气体导致电池内部压力的增加,最终导致爆炸。
电池短路本身不会发生。 从制造过程到外部因素(如充电和工作环境)的许多因素都是负责任的,下面将详细说明。
制造缺陷
在导致电池热潮的原因列表中,首先是制造质量和工艺的松弛。 这也是导致更便宜的电池和手机更容易受到影响这一事实的主要原因。 虽然制造锂离子电池不是火箭科学,但由于所涉及的材料是危险且不稳定的(锂),因此仍需保持一定程度的质量控制。
更便宜的电池通常使用劣质的分离器,其快速降级,导致短路。 这种电池也没有在清洁环境中组装,导致在端子周围沉积颗粒,导致短路。 外壳也达不到标记,不足以承受钝力和冲击。
充电实践
保持手机充电一夜或将其排出至1%? 如果你做这两件事,不要担心,它不会让你的手机烤,但只会影响电池的健康状况。 锂离子电池在3.7到4.2伏的电压范围内是平静的,但是对它们充电超过5伏或将它们放电到低于3.2伏的电压会引起它们。
今天所有的智能手机都内置了电路来避免超出限制的电压,但同样在更便宜和非标准的版本中,这些电路是第一次出现问题。 非标准充电器也同样危险,更是如此,因为它涉及主电源,这对您和电池都是致命的。
iPhone用户:我们有专门的指南,以正确的方式为iPhone充电。
物理伤害
如果我们看看油炸手机套的历史,通常认为根本原因是手机的电池是非标准的还是假的。 但看到iPhone是目前案件的罪魁祸首,我们可以排除这一点。 看起来可能的原因是跌落造成的严重影响,导致隔板破裂和大规模短路。 这就是为什么建议你不要用手机敲打电话。
电池粉碎机
最后,还应该说一点关于热量。 如果外部温度长时间保持在60摄氏度以上,那么完美的高品质电池也将经历热失控。 因此,请避免将手机放置在壁炉,室内加热器或阳光下较长时间。
BatteryUniversity的下表为您提供有关安全温度的指导。
但为什么爆炸?
如果由于任何上述原因导致热失控发生,电池内部的热量会增加。 此外,由于失控的固有现象,内部的热量可以达到150摄氏度(302华氏度)。
在此温度下,板之间的隔板熔化,导致更大规模的短路。
熔化分离器和过热电解质经历一些超复杂的化学反应,产生一些气体。 产生的这些气体导致电池内部压力的增加,最终导致爆炸。 但这并不总是结果,有时电池可能会膨胀而失败。
1.使用哈龙,哈龙替代品或灭火器灭火,防止其扩散到其他易燃物质。
2.灭火后,用水或其他非酒精性液体清洗设备,以冷却设备,防止额外的电池进入热失控状态。
在任何不幸的事件中,您附近的某些电池决定开始自燃,应遵循FAA的上述建议(PDF文件)以扑灭火灾。
那我们学到了什么?
我们可以得出的结论是,低于标准的电池和组件在故障中起着重要作用。 廉价的充电器和电缆也同样有责任。 但是长时间保持手机插头不会导致这种情况发生。 并且有目的地损坏电池,那些属于 工作 类 白痴的人 可以做任何事情。 此外,每个电池故障都不会变成TNT,有些只是凸起,泄漏或停止工作。
我希望这位解释者能够科学地回答标题中的问题。 如果您有更多灼热的问题,请随时通过评论ping我们。 快乐安全充电。
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