Por qué podría explotar la batería de un teléfono: una mirada más profunda

Recientemente, 9to5Mac informó un caso en el que un ciclista sufrió quemaduras de tercer grado en la pierna debido a que su iPhone 6 se incendió. La noticia de que las baterías de los teléfonos se incendian espontáneamente no es nada nuevo, se cubrió extensamente antes junto con algunas fotos horrendas de víctimas quemadas. Sin embargo, el aire no es claro y trataremos de explicar el fenómeno científico real que conduce a las explosiones menos cualquiera de esas fotos que pueden causar náuseas.

La tecnología principal de la batería en los teléfonos inteligentes no ha visto ningún avance innovador en las últimas dos décadas, pero todo a su alrededor ha progresado a pasos agigantados. Desde la gestión de la batería, los métodos de carga hasta los cables con circuitos integrados integrados, hoy alimentamos nuestras baterías de la manera más sofisticada.

Entonces surge la pregunta, ¿por qué no podemos evitar que estas malditas baterías se envuelvan a sí mismas y a cualquier cosa en las cercanías en humo y llamas? Bueno, para responder esa pregunta necesitamos sumergirnos en la ciencia de la escuela secundaria, no hasta el cuello sino hasta la cintura.

Las baterías de iones de litio son 'apretadas'

La estructura de la batería de iones de litio desempeña un papel muy importante para comprender por qué las baterías de iones de litio vienen con tantas advertencias. Como se muestra en la imagen a continuación, Anode & Cathode, los dos componentes básicos de la batería están en forma de láminas. Una hoja porosa 'Separador' está presente entre los dos para evitar cortocircuitos. Toda esta combinación de ánodo-separador-cátodo se apila varias veces en el grosor de pocos mm de la batería promedio de su teléfono inteligente.

Tal empaque ajustado permite la capacidad de varios miles de mAh en solo unos pocos mm de espesor, pero también es una receta inevitable para el desastre, como veremos pronto.

La pesadilla: fugitivo termal

En cualquier batería, si el ánodo y el cátodo entran en contacto directo entre sí, se produce un cortocircuito. Esto es malo para la batería, ya que aumenta la temperatura interna de la batería. Y en el caso de las baterías de iones de litio, es peor ya que esto inicia un ciclo de autodescarga, lo que aumenta aún más la temperatura. Esto se llama 'Fugitivo térmico'. Y esto actúa como precursor de las explosiones.

Aquí, la estructura compacta de las baterías de iones de litio es su propio enemigo, ya que el ánodo-cátodo se mantiene separado solo por un separador muy delgado. Además, la alta densidad de energía de las baterías de iones de litio actúa como combustible para el fuego, una vez que se inicia Thermal Runaway.

Las principales razones por las que podría explotar

Estos gases generados causan la acumulación de presión dentro de la batería que finalmente conduce a una explosión.

El cortocircuito en una batería no se produce por sí solo. Una serie de factores que van desde el proceso de fabricación hasta factores externos, como la carga y el entorno de trabajo son responsables, que se detallan a continuación.

Defectos de fabricación

Primero en la lista de causas que hace que su batería aumente, la calidad y el proceso de fabricación son flojos. Esta es también la causa dominante que se hace eco del hecho de que las baterías y los teléfonos más baratos son más susceptibles. Si bien la fabricación de una celda de iones de litio no es ciencia de cohetes, aún se debe mantener cierto nivel de control de calidad ya que los materiales involucrados son peligrosos e inestables (litio).

Las baterías más baratas generalmente emplean un separador de calidad inferior, que se degrada rápidamente y provoca un cortocircuito. Dichas baterías tampoco se ensamblan en entornos limpios, lo que provoca que la deposición de partículas alrededor de los terminales vuelva a provocar cortocircuitos. La carcasa externa tampoco está a la altura y es inadecuada para soportar fuerzas contundentes e impactos.

Prácticas de carga

¿Mantener su teléfono para cargar durante la noche o drenarlo hasta el 1%? Si haces ambas cosas, no te preocupes, no tostará tu teléfono, pero solo afectará la salud de tu batería con el tiempo. Las baterías de iones de litio son pacíficas en el rango de 3.7 a 4.2 voltios, pero cargarlas a más de 5 voltios o descargarlas a menos de 3.2 voltios las provocará.

Todos los teléfonos inteligentes de hoy en día tienen circuitos integrados para evitar que el voltaje vaya más allá de los límites, pero nuevamente en versiones más baratas y no estándar, estos circuitos son los primeros en desaparecer. Los cargadores no estándar también son igualmente peligrosos, incluso más porque implica el suministro de red, que puede ser letal para usted y su batería.

Usuarios de iPhone: tenemos una guía dedicada para cargar iPhones de la manera correcta.

Daño físico

Si observamos el historial de las fundas de teléfonos fritos, la causa raíz generalmente se considera que la batería del teléfono no es estándar o es falsa. Pero viendo que un iPhone es el culpable en el presente caso, podemos descartarlo. Lo que parece ser la causa probable es el fuerte impacto de la caída, que conduce a la ruptura del separador y a un cortocircuito a gran escala. Es por eso que se recomienda no golpear su teléfono en un ataque de ira.

Aplastador de batería

Finalmente, también se debe decir un poco sobre el calor. Una batería perfectamente fina y de alta calidad también sufrirá un embalamiento térmico si la temperatura externa permanece por encima de 60 grados centígrados durante un tiempo prolongado. Por lo tanto, evite colocar su teléfono cerca de chimeneas, calentadores de ambiente o al sol por un tiempo prolongado.

La siguiente tabla de BatteryUniversity lo guía con respecto a las temperaturas seguras.

¿Pero por qué la explosión?

Sin entrar más en cuestiones técnicas, cuando, debido a cualquiera de las razones anteriores, se produce un escape térmico, el calor dentro de la batería aumenta. Además, debido al fenómeno inherente de Runaway, el calor en el interior puede alcanzar hasta 150 grados Celsius (302 F).

A esta temperatura, el separador entre las láminas se derrite, provocando un cortocircuito a mayor escala.

El separador de fusión y el electrolito sobrecalentado sufren algunas reacciones químicas súper complejas que producen algunos gases. Estos gases generados causan la acumulación de presión dentro de la batería que finalmente conduce a una explosión. Pero ese no es siempre el resultado, a veces la batería puede sobresalir y fallar.

1. Utilice un halón, un reemplazo de halón o un extintor de agua para extinguir el fuego y evitar que se propague a materiales inflamables adicionales.

2. Después de extinguir el fuego, empape el dispositivo con agua u otros líquidos no alcohólicos para enfriar el dispositivo y evitar que las celdas de batería adicionales alcancen el escape térmico.

Y en cualquier caso desafortunado, alguna batería en su vecindad decide iniciar la autocombustión, se deben seguir los consejos anteriores de la FAA (archivo PDF) para apagar el incendio.

¿Entonces que hemos aprendido?

Una cosa que podemos concluir es que las baterías y componentes por debajo del par juegan un papel importante en las fallas. Los cargadores y cables baratos también son igualmente responsables. Pero mantener su teléfono enchufado por períodos prolongados no causará esto. Y dañando intencionalmente las baterías, bueno, esas pertenecen a la categoría Idiotas en el trabajo sobre las cuales no se puede hacer nada. Además, cada mal funcionamiento de la batería no se convierte en TNT, algunos simplemente se abultan, tienen fugas o dejan de funcionar.

Espero que este explicador haya respondido la pregunta en el título, científicamente. Si tiene aún más preguntas candentes, no dude en enviarnos un comentario a través de comentarios. Carga feliz y segura.

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