Exploderande batteri tala är något man inte kan fly just nu, tack vare ett problem med Samsung Galaxy Note 7. Det är bra diskussion att ha: ju mer folk pratar om det, desto mindre sannolikt är det för ett barn att få ont från ett batteri fel. Så mycket som vi hatar att se en produkt som vi gärna erfarenhet av säkerhetsfrågor, vi hatar att se människor bli sårad mycket mer.
Men Not 7 är inte den första telefonen att någonsin gå igenom problem med batteriet, och det kommer inte att bli den sista. Det kommer alltid att vara isolerade händelser av batterier misslyckas så länge vi använder telefoner med litium-jon-celler, och Not 7 är inte den första telefonen vars batteri behövs en utbredd påminna om att något är fel under huven så lång tid Nokia-fans vet alltför väl. Det händer. Det är aldrig en bra sak, men det är en sak. Låt oss prata om varför det kan hända.
Hur telefonens batteri fungerar
Det första vi behöver förstå är hur exakt lithium-ion-batteriet i din telefon fungerar. Namnet ger oss en ledtråd — elen transporteras från en elektrod till en annan med hjälp debiteras litium-joner.
El som uppfyller kemi möter metallurgi — det är det som gör att ett batteri är möjligt.
Litium-jon-batterier lagra, överföra och frigöra energi på grund av naturliga kemiska reaktioner. Batteriet har två elektroder, en anod och en katod. Katoden är ansluten till den positiva (+) anslutningen på batteriet och håller positivt laddade joner, och anoden är ansluten till den negativa (-) anslutning och håller (du gissade det) negativt laddade joner.
Mellan de två elektroderna är vad som kallas elektrolyt. Elektrolyten i ett litium-batteriet är (oftast) ett organiskt lösningsmedel pasta som har ett mycket stort antal metalliska salter (i de flesta fall, att metallen litium) som en del av sin makeup. Detta gör att det är elektriskt ledande — el kan passera genom den. Anoden och katoden är i elektrolyten och åtskilda av en fysisk barriär så att de inte kan röra.
När du batteriet (när du använder din telefon och inte ladda den) katoden driver sin positivt laddade joner bort och den negativt laddade anod som lockar dem. El som strömmar ut från anoden, genom enheten, sedan tillbaka till katoden. Ja, el färdas genom en loop, och inte “används” av den sak som drivs. När du laddar telefonen, det omvända händer och joner resa från katoden genom elektrolyten till anoden.
Litium är den perfekta elementet för uppladdningsbara batterier: Det är lätt, enkel att ladda och har en kostnad för en lång tid.
När dessa joner komma i kontakt med laddade atomer i en elektrod, en elektrokemisk reaktion som kallas oxidation-reduktion (redox) frigör laddade elektroner att färdas ut genom batteriets kontakter som är ansluten till elektroderna. Detta fortsätter att ladda litium-joner i elektrolyten tills det inte finns tillräckligt många kvar som kan hålla en positiv laddning som är starka nog att gå igenom elektrolyten klistra in, och batteriet kommer inte längre ut.
Litium är den lättaste metallen — nummer tre på den periodiska tabellen. Det är också mycket att hetsa upp sig, vilket gör det enkelt att skapa en kraftfull kemisk reaktion. Detta gör det till en nära-perfekt metall att använda i en bärbar uppladdningsbart batteri. Det är lätt, enkel att ladda och fortsätter att hålla en avgift för en lång tid.
Vad kan få batteriet att explodera?
Till att börja med, låt oss definiera vad explodera innebär i det här fallet. Elektrolyten klistra in ett litium-ion batteriet är extremt volatilt. Det kan (och kommer) att reagera våldsamt på andra metaller och har en mycket låg (180-grader Celsius) smältpunkt. Inuti en förseglad batterihölje, trycket som genereras kan bygga upp tills höljet är sönder, för att sedan snabbt fly. Trycket utför extremt varma elektrolyt vätskor som kan orsaka andra saker att ta eld. Vissa litium batterier är ventilerad med ett fly hål så att de inte spricker under press. När batteriets hölje spricker och överhettad vätska fylld med smält metall är utesluten under press, det orsakar en explosion.
Det finns två enkla sätt att göra en litium batteri exploderar — värme, och fysiska skador. Låt oss titta på båda.
Överhettning och överladdning
Detta är den vanligaste orsaken till att ett batteri inte. Något går fel i laddningskretsen och input power fortsätter att driva den kemiska reaktionen. En plats i batteriet så småningom kommer att få för varmt, och eftersom det fortfarande håller på att laddas, kan inte kyla ner, vilket orsakar vad som kallas thermal runaway.
I detta fall, den varma delen börjar med att skapa sin egen värme, vilket gör att övriga områden i elektrolyten överhettas, och de orsakar fler platser i batteriet överhettas. Värmen expanderar elektrolyten och skapar ånga, byggnad tryck tills batteriet höljet spricker och tvingar ut allt tryck och några mycket varmt, mycket klibbig (och mycket brandfarliga en gång utsätts för luft) geggig vätska.
En thermal runaway kan hända tillräckligt snabbt att du inte ens känner värmen innan batteriet tar slut.
När ett sådant brott som händer, det kan orsaka fysisk skada på saker som är nära till det — när du håller i en telefon, kretskort och glas eller plast. Dessa material kan fatta eld av värmen, vilket i sin tur gör att de rymt elektrolyt tänd och fungera som napalm — eld som fastnar på saker tills det bränner igenom dem eller bränner ut sig.
Den termiska skenande process kan hända mycket snabbt, och saker och ting kan gå från “normal” till katastrofala fel inuti batteriet innan värmen är även överföras via din telefon till dina händer. Tack och lov, de hundratals miljoner av litium batterier som tillverkas varje år har en extremt låg (nästan statistiskt signifikanta) felfrekvens på grund av thermal runaway, delvis på grund av säkerhetsåtgärder (prenumeration krävs) som icke-brandfarlig tillsatser till elektrolyten och beläggningar.
När telefonen säger att det är för varmt och går inte att ladda eller köra i full fart, det behöver kylas ner så thermal runaway inte hända. Lyssna på den lilla pop-up och låt det svalna.
Mekaniska skador
Litium-batterier är utformade för att vara lätta, leverera hög effekt, och vara lätt att ladda. Detta innebär att det yttre skalet och den barriär(s) som skiljer elektroderna är mycket tunn och lätt, med det mesta av vikt som kommer från de delar som faktiskt kan driva din telefon.
Eftersom partitioner och fallet är tunna, de är ganska lätt att sticka hål på eller riva. Om strukturen på själva batteriet är skadat på ett sätt som gör att elektroder touch, en kortslutning som kommer att hända. Instant elektrisk urladdning är explosiv, som kan (och kommer) värme elektrolyten och skapa tryck för att driva ut det genom några bristningar i batterilådan. Det är varmt, det är brandfarligt och det är i kontakt med en spark. Det är ett recept för katastrof.
Det är varmt, det är brandfarligt och det är i kontakt med en spark. Det är ett recept för katastrof.
Ett tunt hölje är också en försiktighetsåtgärd, även om det låter galet. Tunnare metall är lättare att brista, så att mindre press kan generera inuti en förseglad fall i huvudsak att skapa en vent hål. Driver brandfarliga heta flytande under tryck är inte en bra sak. Att låta fler trycket tills det spricker en tjockare fall är värre.
Andra metaller som kommer i kontakt med elektrolyt klistra in kan också skapa en gnista som leder till misslyckande. Jag ska låta dig söka på YouTube dig själv för att se otroligt dumma människor att punktera telefon batterier för att få dem att explodera. Reaktionen utländska metall gör samma sak som en kort, men på en mindre skala.
Vad om Not 7?
Image credit reddit-användaren crushader
Till att börja med, men ingen Samsung vet varför batterierna i vissa 7s har exploderat. De skickade ut ett kort uttalande via sina U. K, huvudgrupp som inte riktigt vettigt. Formuleringen “anoden till katoden kom i kontakt med” låter som de beskriver är en kort, men som skrivet det betyder ingenting. Jag kommer inte att försöka tolka något som inte tydligt i ett fall som detta. Men jag kan säga vad jag tycker som i en fåtölj quarterback som har aldrig sett en Not 7 explodera eller inspekteras en som har exploderat på hans egen, en situation där anoden shorts till katoden gör mest logiskt.
Eftersom människor har rapporterat Not 7 batteri misslyckas utan att det är inkopplad och stora delar av telefoner som vi ser på bilderna är inte bränt, jag kommer att anta att det inte är en thermal runaway situationen, även om Health Canada expicitly säger lone fel i Kanada var från överhettning,
Någon utanför Samsung kan bara göra en kvalificerad gissning om vad som händer.
En thermal runaway situationen är inte lika “snabb” som ett direkt kort, och den glada elektrolyt lösning skulle det ta längre tid för att avsluta en explosion batteri för att sedan fortsätta efter en explosion spruckit fallet. Mer än bara en del av telefonen skulle brännas, samt andra föremål i närheten. En värme explosion skulle också leda till att batteriet sväller innan den flexibla foderrör skulle brista, och där det inte finns utrymme för expansion, svullet batteri skulle knäcka det yttre skalet på telefonen. Det finns videoklipp på YouTube som visar hur detta händer, och det här är en bra (om än gammal) exempel på någon kringgå skyddsåtgärder för att få det att hända. Någon skulle ha nämnt telefonen svullnad upp innan det blåste, skulle jag tro.
Även jag tror inte att någon främmande föremål eller tillverkning rester kommer i kontakt med elektrolyt. Jag vet att detta är en teori, men om ett parti batterier (vi är inte ens säker på hur stor en “sats” är i det här fallet) har alla små partiklar i elektrolyten, vi skulle få se en hel del mer Not 7s exploderar.
En kort inuti batteriet eller på laddningen i kombination med en elektrolyt som har behandlats med icke brännbart tillsatser verkar mer benägna till mig. En snabb explosion som släpper en liten mängd tryck och vätska på en gång kan snabbt bränna ut sig om ingenting var i kontakt med telefonen. När telefonen är i kontakt med något som är brandfarliga, säger säte för en Jeep, det kan orsaka en brand.
Naturligtvis kan det finnas många andra faktorer som vi inte vet om. Tillverkningsprocessen används för att skapa ett litium-jon-batteri för en telefon som gör dem mycket säker att använda. Men det finns också en hel del som kan gå fel.
En preliminär rapport från Samsung till koreanska tillsynsmyndigheter skyllde en produktion fel som förde plattor i batteriet i kontakt, utlöser “överdriven värme.” I rapporten konstateras att mer analys behövs för att peka ut den exakta orsaken.
Första slutsatser tyder på ett fel i en produktion som placeras tryck på plattor som finns i batteriet. Det har i sin tur lett till negativa och positiva poler i kontakten, utlöser stark värme. Samsung men betonade att det behövs för att genomföra en mer noggrann analys för att fastställa “den exakta orsaken” av batteriet skadas.
Vad vi vet om Not 7 och dess batteri
Vi har ingen aning om exakt vad som händer med den Not 7 inte heller någon utanför Samsung. Men vi kan göra en kvalificerad gissning baserad på den lilla bevis på att vi är invigt. Och i slutet, det spelar ingen roll. Not 7 har fastställts av Samsung för att vara fel och att vi alla ska sluta använda dem och lämna tillbaka dem. En ersättare utan att frågan är under produktion och redan på väg till försäljningskanal. Vi behöver inte veta varför det exploderar veta att vi ska bli av med det.
Samsung rekommenderar att du stänger ner din Not 7 och sluta använda den.
Samsung och din operatör (eller en annan återförsäljare som Target eller Best Buy) har strategier och metoder som gör det möjligt för dig att återlämna din Not 7 utan att förlora några pengar. Vissa erbjuder lånad enheter som du kan återvända när rättad Not 7-telefoner gör sin väg in på hyllorna, medan andra helt enkelt erbjuda en fullständig återbetalning. Alternativet är bättre än att riskera dina händer eller ditt ansikte, om batteriet inte misslyckas.
Vi har sammanställt allt du behöver veta på ett ställe, och vi är också glada att svara på alla frågor som vi kan i kommentarerna eller på sociala medier.
Samsung Galaxy Note 7 påminna om: Allt du behöver veta