O que faz a bateria do telefone explodir?

Explodir a conversa sobre a bateria é algo que você não pode escapar agora, graças a um problema com o Samsung Galaxy Note 7. É uma boa discussão: quanto mais pessoas falam sobre isso, menor a probabilidade de uma criança se machucar. falha na bateria. Por mais que detestemos ver um produto que gostamos experimentamos problemas de segurança, odiamos ver as pessoas se machucar muito mais.

Mas o Note 7 não é o primeiro telefone a sofrer problemas de bateria e não será o último. Sempre haverá incidentes isolados de falha das baterias, desde que utilizemos telefones com células de íons de lítio, e o Note 7 não é o primeiro telefone cuja bateria precisava de um recall generalizado, porque algo está errado sob o capô - desde que a Nokia permaneça os fãs sabem muito bem. Acontece. Nunca é uma coisa boa, mas é uma coisa. Vamos falar sobre por que isso pode acontecer.

Como a bateria do telefone funciona

A primeira coisa que precisamos entender é como exatamente funciona a bateria de íons de lítio do seu telefone. O nome nos dá uma dica - a eletricidade é transportada de um eletrodo para outro usando íons de lítio carregados.

Eletricidade e química e metalurgia - é isso que torna possível uma bateria.

As baterias de íon de lítio armazenam, transferem e liberam energia devido a reações químicas naturais. A bateria possui dois eletrodos - um ânodo e um cátodo. O cátodo está conectado à conexão positiva (+) da bateria e mantém os íons carregados positivamente, e o ânodo está conectado à conexão negativa (-) e mantém (você adivinhou) os íons carregados negativamente.

Entre os dois eletrodos está o que é chamado de eletrólito. O eletrólito em uma bateria de lítio é (geralmente) uma pasta de solvente orgânico que possui um número muito grande de sais metálicos (na maioria dos casos, esse metal é lítio) como parte de sua composição. Isso o torna eletricamente condutor - a eletricidade pode passar por ele. O ânodo e o cátodo estão no eletrólito e separados por uma barreira física para que não possam tocar.

Quando você descarrega a bateria (quando você usa o telefone e não o carrega), o cátodo empurra seus íons carregados positivamente e o ânodo carregado negativamente os atrai. A eletricidade flui do ânodo, através do seu dispositivo, depois volta ao cátodo. Sim, a eletricidade viaja através de um loop e não é "consumida" pela coisa que está sendo alimentada. Quando você carrega o telefone, acontece o inverso e os íons viajam do cátodo através do eletrólito para o ânodo.

O lítio é o elemento perfeito para baterias recarregáveis: é leve, fácil de recarregar e mantém a carga por um longo tempo.

Quando esses íons entram em contato com os átomos carregados em um eletrodo, uma reação eletroquímica chamada redução-oxidação (redox) libera os elétrons carregados para viajar através dos contatos da bateria, que estão conectados aos eletrodos. Isso continua a carregar os íons de lítio no eletrólito até não sobrar o suficiente para conter uma carga positiva forte o suficiente para percorrer a pasta de eletrólitos, e sua bateria não carrega mais.

O lítio é o metal mais leve - número três na tabela periódica. Também é muito excitável, facilitando a criação de uma poderosa reação química. Isso o torna um metal quase perfeito para uso em uma bateria recarregável portátil. É leve, fácil de recarregar e continua mantendo uma carga por um longo tempo.

O que pode fazer uma bateria explodir?

Para iniciantes, vamos definir o que significa explodir neste caso. A pasta eletrolítica dentro de uma bateria de íons de lítio é extremamente volátil. Ele pode (e irá) reagir violentamente a outros metais e possui um ponto de fusão muito baixo (180 graus Celsius). Dentro de uma caixa de bateria selada, a pressão gerada pode aumentar até que a caixa seja rompida e depois escapar rapidamente. A pressão realiza fluidos eletrolíticos extremamente quentes, que podem fazer com que outras coisas se incendiem. Algumas baterias de lítio são ventiladas com um orifício de escape para que não se rompam sob pressão. Quando o invólucro da bateria se rompe e o líquido superaquecido cheio de metais derretidos é expelido sob pressão, isso causa uma explosão.

Existem duas maneiras fáceis de fazer explodir uma bateria de lítio: calor e danos físicos. Vamos olhar para os dois.

Superaquecimento e sobrecarga

Essa é a razão mais comum pela qual uma bateria falha. Algo dá errado no circuito de carregamento e a energia de entrada continua a conduzir a reação química. Um lugar na bateria eventualmente ficará muito quente e, como ainda está sendo carregado, não pode esfriar, causando o que é conhecido como fuga térmica.

Nesse caso, a parte quente começa a gerar seu próprio calor, o que faz com que outras áreas no eletrólito superaqueçam e causam o superaquecimento de mais pontos na bateria. O calor expande o eletrólito e cria vapor, aumentando a pressão até o compartimento da bateria se dividir e forçar toda a pressão e algum líquido pegajoso muito quente, muito pegajoso (e muito inflamável quando exposto ao ar).

Uma fuga térmica pode acontecer com rapidez suficiente para que você nem sinta o calor antes que a bateria falhe.

Quando ocorre uma ruptura, pode causar danos físicos às coisas próximas a ela - ao segurar um telefone, placas de circuito e vidro ou plástico. Esses materiais também podem pegar fogo do calor, o que, por sua vez, faz com que o eletrólito escapado acenda e atue como napalm - fogo que gruda nas coisas até que as queime ou se queime por elas.

O processo de fuga térmica pode acontecer muito rapidamente, e as coisas podem ir de "normal" a uma falha catastrófica dentro da bateria antes mesmo que o calor seja transferido pelo telefone para as mãos. Felizmente, as centenas de milhões de baterias de lítio produzidas todos os anos têm uma taxa de falhas extremamente baixa (quase estatisticamente insignificante) devido à fuga térmica, parcialmente por causa de medidas de segurança (requer assinatura), como aditivos não inflamáveis ​​ao eletrólito e revestimentos.

Quando o telefone avisa que está muito quente e não carrega ou funciona a toda velocidade, ele precisa esfriar para que a fuga térmica não aconteça. Ouça o pequeno pop-up e deixe esfriar.

Dano mecânico

As baterias de lítio são projetadas para serem leves, fornecer alta produção e serem fáceis de carregar. Isso significa que o invólucro externo e as barreiras que separam os eletrodos são muito finas e leves, com a maior parte do peso proveniente das partes que podem realmente alimentar o telefone.

Como as partições e o estojo são finos, são fáceis de perfurar ou rasgar. Se a estrutura da bateria em si for danificada de forma a tocar os eletrodos, ocorrerá um curto-circuito. A descarga elétrica instantânea é explosiva, que pode (e irá) aquecer o eletrólito e criar pressão para empurrá-lo para fora de qualquer ruptura no estojo da bateria. Está quente, é inflamável e está em contato com uma faísca. Essa é uma receita para o desastre.

Está quente, é inflamável e está em contato com uma faísca. Essa é uma receita para o desastre.

Um invólucro fino também é uma precaução de segurança, embora pareça louco. O metal mais fino é mais fácil de romper, portanto, menos pressão pode gerar dentro de uma caixa selada - criando essencialmente um orifício de ventilação. Empurrar líquido quente inflamável sob pressão não é uma coisa boa. Deixar aumentar a pressão até romper uma caixa mais espessa é pior.

Outros metais que entram em contato com a pasta de eletrólitos também podem criar uma faísca que leva à falha. Permitirei que você pesquise no YouTube você mesmo para ver pessoas incrivelmente tolas perfurando as baterias do telefone para fazê-las explodir. A reação ao metal estranho faz a mesma coisa que uma curta, mas em menor escala.

E a Nota 7?

Triturador de usuário de reddit para crédito de imagem

Para começar, ninguém além da Samsung sabe por que as baterias de algumas Note 7s explodiram. Eles enviaram uma declaração curta através do Reino Unido, divisão que realmente não faz sentido. A expressão "o ânodo para o cátodo entrou em contato" parece que está descrevendo um curta, mas, como está escrito, não significa nada. Não tentarei interpretar algo que não esteja claro em um caso como esse. Mas posso dizer o que penso como um quarterback de poltrona que nunca viu uma Nota 7 explodir ou inspecionou uma que explodiu por conta própria, uma situação em que o ânodo encurta o cátodo faz mais sentido.

Como as pessoas relataram que a bateria do Note 7 falhou sem que ela estivesse conectada e porções grandes dos telefones que vemos nas fotos não queimaram, vou assumir que não é uma situação de fuga térmica, mesmo que a Health Canada diga o solitário falha no Canadá foi por superaquecimento,

Qualquer pessoa fora da Samsung só pode adivinhar o que está acontecendo.

Uma situação de fuga térmica não é tão "instantânea" quanto um curto-circuito direto, e a solução eletrolítica excitada levaria mais tempo para sair de uma bateria estourada e depois continuaria após uma explosão romper o caso. Mais do que apenas uma parte do telefone seria queimada, além de outros objetos na área imediata. Uma explosão de calor também faria com que a bateria inchasse antes que a caixa flexível se rompesse e, sem espaço para expansão, a bateria inchada quebraria a parte externa do telefone. Existem vídeos no YouTube que mostram como isso acontece, e aqui está um ótimo exemplo (embora antigo) de alguém que contorna as medidas de segurança para que isso aconteça. Alguém teria mencionado o telefone inchando antes de explodir, eu acho.

Também não acho que objetos estranhos ou sobras de fabricação entrem em contato com o eletrólito. Sei que essa é uma teoria popular, mas se um lote de baterias (não temos certeza do tamanho de um "lote" nesse caso) tiver partículas pequenas no eletrólito, estaremos vendo muito mais Nota 7s explodindo.

Um curto-circuito na bateria ou no circuito de carga combinado com um eletrólito tratado com aditivos não inflamáveis ​​me parece mais provável. Uma explosão rápida que libera uma pequena quantidade de pressão e fluido de uma só vez pode se queimar rapidamente se nada estiver em contato com o telefone. Quando o telefone está em contato com algo inflamável, como o assento de um jipe, isso pode causar um incêndio.

Claro, pode haver muitos outros fatores que não conhecemos. O processo de fabricação usado para criar uma bateria de íon de lítio para um telefone os torna muito seguros de usar. Mas também há muitas coisas que podem dar errado.

Um relatório preliminar da Samsung aos reguladores coreanos responsabilizou um erro de produção que colocou placas dentro da bateria em contato, provocando "calor excessivo". O relatório observou que eram necessárias mais análises para identificar a causa exata.

As conclusões iniciais indicam um erro na produção que colocou pressão nas placas contidas nas células da bateria. Isso, por sua vez, colocou pólos negativos e positivos em contato, provocando calor excessivo. A Samsung, no entanto, enfatizou que precisava realizar uma análise mais minuciosa para determinar "a causa exata" dos danos à bateria.

O que sabemos sobre o Note 7 e sua bateria

Não temos idéia do que está acontecendo com o Note 7, nem alguém de fora da Samsung. Mas podemos adivinhar com base nas poucas evidências de que estamos cientes. E no final, isso não importa. A Nota 7 foi determinada pela Samsung como defeituosa e todos devemos parar de usá-los e devolvê-los. Uma substituição sem o problema está em produção e já está a caminho do canal de vendas. Não precisamos saber por que isso explode para saber que devemos nos livrar dele.

A Samsung recomenda que você desligue o seu Note 7 e pare de usá-lo.

A Samsung e sua operadora (ou outros varejistas como Target ou Best Buy) possuem políticas e métodos que permitem devolver sua Nota 7 sem perder dinheiro. Alguns oferecem dispositivos emprestados que você pode devolver quando os telefones corrigidos da Nota 7 chegarem às prateleiras, enquanto outros simplesmente oferecem um reembolso total. Qualquer uma das opções é melhor do que arriscar sua mão ou seu rosto se a bateria falhar.

Reunimos tudo o que você precisa saber em um só lugar e também temos a satisfação de responder a quaisquer perguntas que pudermos nos comentários ou nas mídias sociais.

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