Почему взрываются батареи смартфонов

Суперёмкие батареи смартфонов нового поколения для многих производителей становятся предметом гордости и важным маркетинговым преимуществом. Однако на деле аккумуляторы таят в себе скрытую угрозу — взрывы батарей в телефонах происходят все чаще и никто не застрахован от этого. Мы выяснили, почему взрываются батареи и как этого избежать.

Что такое аккумулятор?

Батареи являются небольшими контейнерами для химической энергии. Когда смартфон подключен к сети, электричество используется для сброса химической реакции внутри батареи. Принцип работы аккумулятора заключается в переносе электронов от отрицательного анода к катоду - положительному концу батареи. После зарядки батареи начинается процесс движения электронов, который и дает энергию для работы смартфона. Он продолжается до тех пор, пока все электроны внутри батареи не переместятся от анода к катоду.

Из чего сделана батарея

Внутри типичной батареи есть анод, катод и электролит — химическая среда, в которой происходит движение положительных ионов. Литий-ионные батареи, используемые в большинстве смартфонов и планшетов, содержат в себе такие вещества, как кобальт, никель, марганец, графит, а также литиевые соли электролита. Химическое основание работы аккумулятора — постоянный процесс движения положительных ионов через электролит от отрицательного полюса к положительному. Из-за этого во время активной работы батарея может сильно нагреваться за счет химических процессов, проходящих внутри аккумулятора.

Почему батареи быстро разряжаются

Принцип работы батареи может быть простым, но технологии, которые требуются для этого, далеко не так просты. Основным фактором, ограничивающим время работы батарей, является плотность энергии. Аккумулятор может генерировать столько электричества, сколько его химические компоненты могут накапливать энергию. Все, что не является активным материалом внутри батареи, — мертвый груз. В эту категорию входит корпус батареи, чипы контроллеров и провода. Они добавляют аккумулятору веса, но не увеличивают его эффективность. Единственным способом немедленно увеличить срок службы батареи смартфона, с учетом современных технологий, является повышение энергетической эффективности электроники смартфона и увеличение размера батареи, но тенденция к облегчению заставляет производителей делать тонкие батареи, неспособные проработать дольше одного дня без подзарядки.

Почему аккумуляторы портятся со временем

Срок службы батареи не остается постоянным в течение всей жизни смартфона - он медленно уменьшается в каждом цикле разрядки и зарядки. Химические реакции понемногу увеличивают внутреннее сопротивление батареи за счет уменьшения количества лития. В результате аккумулятор начинает работать все более короткое время. Чем выше сопротивление, тем труднее аккумулятору поддерживать постоянное полезное напряжение.

Почему некоторые аккумуляторы взрываются

Батареи с гораздо более высокой плотностью энергии, чем литиевые элементы, уже доступны, но они не являются достаточно безопасными для использования в портативной электронике. Проще говоря, чем выше энергетический потенциал батареи, тем опаснее будут химические процессы внутри нее. Обычно это означает постоянный перегрев во время работы, а также процессы разложения химических соединений внутри аккумулятора, которые могут привести к воспламенению. Представьте, что подобное воспламенение происходит в герметичном боксе, которым является корпус батареи. Избыточное давление приводит к взрыву, который может быть достаточно мощным, чтобы нанести вред человеку. Причиной взрыва может служить перепад напряжения в сети, некачественная пайка контактов внутри устройства и процессы окисления.

Что сделать, чтобы аккумулятор служил дольше

Есть несколько вещей, которые вы можете сделать, чтобы продлить срок службы батареи. Характер химической реакции внутри батареи предусматривает, что наибольшая эффективность процессов достигается в интервале зарядки от 20 до 80 процентов. Постоянная работа в условиях критической разрядки или при постоянно подключенном зарядном устройстве способны быстро превратить аккумулятор в бессмысленный набор химикатов.

Что будет дальше

В ближайшей перспективе существующие литий-ионные технологии станут ближе к их теоретическим пределам, что позволит увеличить плотность мощности батарей. Пока речь идет только об оптимизации структуры аккумуляторов, но не о принципиально новых технологиях. Поэтому страх перед взрывающимися батареями можно записать в число недостатков современных технологий, с которыми пока приходится мириться. Свести риск воспламенения к минимуму, используя современные технологии, можно только посредством качественных материалов и хирургически точной сборки.