¿Qué hace explotar la batería de un teléfono?

Explosión de la batería es algo de lo que no se puede escapar en este momento, gracias a un problema con el Samsung Galaxy Note 7. Es una buena discusión: mientras más personas hablen de ello, menos probable es que un niño se lastime de un falla de la batería Por mucho que odiemos ver que un producto que nos gusta experimente problemas de seguridad, odiamos ver que las personas se lastimen mucho más.

Pero el Note 7 no es el primer teléfono en pasar por problemas de batería, y no será el último. Siempre habrá incidentes aislados de fallas de las baterías siempre que usemos teléfonos con celdas de iones de litio, y el Note 7 no es el primer teléfono cuya batería necesitaba un retiro generalizado porque algo anda mal debajo del capó, como Nokia desde hace mucho tiempo Los fanáticos lo saben muy bien. Sucede. Nunca es algo bueno, pero es una cosa. Hablemos de por qué puede suceder.

Cómo funciona la batería de tu teléfono

Lo primero que debemos entender es cómo funciona exactamente la batería de iones de litio en su teléfono. El nombre nos da una pista: la electricidad se transporta de un electrodo a otro utilizando iones de litio cargados.

La electricidad se une a la química y la metalurgia: eso es lo que hace posible una batería.

Las baterías de iones de litio almacenan, transfieren y liberan energía debido a reacciones químicas naturales. La batería tiene dos electrodos: un ánodo y un cátodo. El cátodo está conectado a la conexión positiva (+) en la batería y contiene iones cargados positivamente, y el ánodo está conectado a la conexión negativa (-) y contiene (lo adivinó) iones cargados negativamente.

Entre los dos electrodos se encuentra lo que se llama un electrolito. El electrolito en una batería de litio es (generalmente) una pasta solvente orgánica que tiene una gran cantidad de sales metálicas (en la mayoría de los casos, ese metal es litio) como parte de su composición. Esto lo hace eléctricamente conductor: la electricidad puede pasar a través de él. El ánodo y el cátodo están en el electrolito y están separados por una barrera física para que no puedan tocarse.

Cuando descarga la batería (cuando usa su teléfono y no lo carga), el cátodo empuja sus iones cargados positivamente y el ánodo cargado negativamente los atrae. La electricidad fluye desde el ánodo, a través de su dispositivo, luego de regreso al cátodo. Sí, la electricidad viaja a través de un circuito y no es "agotada" por la cosa que está siendo alimentada. Cuando carga su teléfono, sucede lo contrario y los iones viajan desde el cátodo a través del electrolito hasta el ánodo.

El litio es el elemento perfecto para las baterías recargables: es liviano, fácil de recargar y mantiene una carga durante mucho tiempo.

Cuando estos iones entran en contacto con los átomos cargados en un electrodo, una reacción electroquímica llamada oxidación-reducción (redox) libera a los electrones cargados para que viajen a través de los contactos de la batería, que están conectados a los electrodos. Esto continúa cargando los iones de litio en el electrolito hasta que no quede suficiente para sostener una carga positiva que sea lo suficientemente fuerte como para moverse a través de la pasta de electrolito, y su batería ya no se cargará.

El litio es el metal más ligero: el número tres en la tabla periódica. También es muy excitable, lo que facilita la creación de una poderosa reacción química. Esto lo convierte en un metal casi perfecto para usar en una batería recargable portátil. Es liviano, fácil de recargar y continúa manteniendo una carga durante mucho tiempo.

¿Qué puede hacer explotar una batería?

Para empezar, definamos qué significa explotar en este caso. La pasta de electrolitos dentro de una batería de iones de litio es extremadamente volátil. Puede (y reaccionará) violentamente a otros metales, y tiene un punto de fusión muy bajo (180 grados Celsius). Dentro de una carcasa de batería sellada, la presión generada puede acumularse hasta que la carcasa se rompa y luego escape rápidamente. La presión lleva a cabo fluidos electrolíticos extremadamente calientes que pueden provocar que otras cosas se incendien. Algunas baterías de litio tienen ventilación con un orificio de escape para que no se rompan bajo presión. Cuando la carcasa de la batería se rompe y el líquido sobrecalentado lleno de metales fundidos es expulsado a presión, provoca una explosión.

Hay dos formas fáciles de hacer explotar una batería de litio: el calor y el daño físico. Miremos a ambos.

Sobrecalentamiento y sobrecarga

Esta es la razón más común por la que falla una batería. Algo sale mal en el circuito de carga y la potencia de entrada continúa impulsando la reacción química. Un lugar en la batería eventualmente se calentará demasiado y, dado que todavía se está cargando, no se puede enfriar, causando lo que se conoce como fuga térmica.

En este caso, la porción caliente comienza a generar su propio calor, lo que hace que otras áreas del electrolito se sobrecalienten y provocan que se sobrecalienten más puntos en la batería. El calor expande el electrolito y crea vapor, creando presión hasta que la carcasa de la batería se divide y expulsa toda la presión y algo de líquido pegajoso muy caliente, muy pegajoso (y muy inflamable una vez expuesto al aire).

Una fuga térmica puede ocurrir lo suficientemente rápido como para que ni siquiera sienta el calor antes de que la batería falle.

Cuando ocurre una ruptura de este tipo, puede causar daños físicos a las cosas que están cerca de él, al sostener un teléfono, placas de circuitos y vidrio o plástico. Estos materiales también pueden incendiarse por el calor, lo que a su vez hace que el electrolito escapado se encienda y actúe como napalm, fuego que se adhiere a las cosas hasta que se quema o se quema.

El proceso de fuga térmica puede ocurrir muy rápidamente, y las cosas pueden pasar de "normal" a una falla catastrófica dentro de la batería antes de que el calor se transfiera incluso a través de su teléfono a sus manos. Afortunadamente, los cientos de millones de baterías de litio producidas cada año tienen una tasa de falla extremadamente baja (casi estadísticamente insignificante) debido a la fuga térmica, en parte debido a medidas de seguridad (se requiere suscripción) como aditivos no inflamables para el electrolito y los recubrimientos.

Cuando su teléfono le dice que hace demasiado calor y no se cargará ni funcionará a toda velocidad, debe enfriarse para que no se produzca un escape térmico. Escucha la pequeña ventana emergente y deja que se enfríe.

Daños mecanicos

Las baterías de litio están diseñadas para ser livianas, de alto rendimiento y fáciles de cargar. Esto significa que la carcasa exterior y las barreras que separan los electrodos son muy delgadas y livianas, y la mayor parte del peso proviene de las partes que realmente pueden alimentar su teléfono.

Debido a que las particiones y la carcasa son delgadas, son bastante fáciles de perforar o rasgar. Si la estructura de la batería está dañada de una manera que hace que los electrodos se toquen, ocurrirá un cortocircuito. La descarga eléctrica instantánea es explosiva, lo que puede (y lo hará) calentar el electrolito y crear presión para expulsarlo a través de cualquier ruptura en la caja de la batería. Hace calor, es inflamable y está en contacto con una chispa. Esa es una receta para el desastre.

Hace calor, es inflamable y está en contacto con una chispa. Esa es una receta para el desastre.

Una carcasa delgada también es una precaución de seguridad, aunque parezca una locura. El metal más delgado es más fácil de romper, por lo que se puede generar menos presión dentro de una caja sellada, creando esencialmente un orificio de ventilación. Extraer líquido caliente inflamable bajo presión no es algo bueno. Dejar que se acumule más presión hasta que se rompa un caso más grueso es peor.

Otros metales que entran en contacto con la pasta electrolítica también pueden crear una chispa que conduce a la falla. Te dejaré buscar en YouTube tú mismo para ver personas increíblemente tontas pinchando las baterías del teléfono para que exploten. La reacción al metal extraño hace lo mismo que un corto, pero a menor escala.

¿Qué pasa con la Nota 7?

Crédito de la imagen reddit user crushader

Para empezar, nadie más que Samsung sabe por qué las baterías de algunos Note 7 han explotado. Enviaron una breve declaración a través de su división del Reino Unido que realmente no tiene sentido. La frase "el ánodo al cátodo entró en contacto" suena como si estuvieran describiendo un corto, pero como está escrito no significa nada. No intentaré interpretar algo que no está claro en un caso como este. Pero puedo decir lo que pienso como un mariscal de campo de sillón que nunca ha visto explotar un Note 7 o inspeccionado uno que explotó por sí mismo, una situación en la que los ánodos cortos al cátodo tienen más sentido.

Debido a que las personas han informado que la batería del Note 7 falla sin que esté enchufada y que gran parte de los teléfonos que vemos en las imágenes no se queman, voy a suponer que no es una situación de fuga térmica, aunque Health Canada dice explícitamente que el solitario el fracaso en Canadá fue por sobrecalentamiento,

Cualquier persona fuera de Samsung solo puede hacer una suposición educada sobre lo que está sucediendo.

Una situación de fuga térmica no es tan "instantánea" como un cortocircuito directo, y la solución electrolítica excitada tardaría más tiempo en salir de una batería rota y luego continuar después de que una explosión rompiera la carcasa. Se quemaría más que solo una parte del teléfono, así como otros objetos en el área inmediata. Una explosión de calor también provocaría que la batería se hinche antes de que la carcasa flexible se rompa, y sin espacio para la expansión, la batería hinchada rompería la carcasa externa del teléfono. Hay videos en YouTube que muestran cómo sucede esto, y aquí hay un excelente (aunque antiguo) ejemplo de alguien que elude las medidas de seguridad para que esto suceda. Alguien habría mencionado que el teléfono se hinchó antes de que explotara, creo.

Tampoco creo que ningún objeto extraño o restos de fabricación entren en contacto con el electrolito. Sé que esta es una teoría popular, pero si un lote de baterías (ni siquiera estamos seguros de cuán grande es un "lote" en este caso) todas tienen partículas pequeñas en el electrolito, estaríamos viendo muchas más Notas 7 explotando

Me parece más probable un corto dentro de la batería o en el circuito de carga combinado con un electrolito que ha sido tratado con aditivos no inflamables. Una explosión rápida que libera una pequeña cantidad de presión y líquido a la vez podría quemarse rápidamente si no hubiera nada en contacto con el teléfono. Cuando el teléfono está en contacto con algo que es inflamable, digamos el asiento de un Jeep, podría provocar un incendio.

Por supuesto, podría haber muchos otros factores que desconocemos. El proceso de fabricación utilizado para crear una batería de iones de litio para un teléfono los hace muy seguros de usar. Pero también hay muchas cosas que podrían salir mal.

Un informe preliminar de Samsung a los reguladores coreanos culpó a un error de producción que puso en contacto las placas dentro de la batería, provocando un "calor excesivo". El informe señaló que se necesitaba más análisis para determinar la causa exacta.

Las conclusiones iniciales indican un error en la producción que ejerció presión sobre las placas contenidas dentro de las celdas de la batería. Eso a su vez puso en contacto polos negativos y positivos, lo que provocó un calor excesivo. Sin embargo, Samsung enfatizó que necesitaba llevar a cabo un análisis más exhaustivo para determinar "la causa exacta" del daño de la batería.

Lo que sabemos sobre el Note 7 y su batería

No tenemos idea exactamente de lo que está sucediendo con el Note 7 ni nadie fuera de Samsung. Pero podemos hacer una suposición educada basada en la poca evidencia de la que estamos al tanto. Y al final, no importa. Samsung ha determinado que el Note 7 es defectuoso y se supone que todos debemos dejar de usarlos y devolverlos. Un reemplazo sin el problema está en producción y ya en camino al canal de ventas. No necesitamos saber por qué explota para saber que debemos deshacernos de él.

Samsung recomienda apagar su Note 7 y dejar de usarlo.

Samsung y su operador (u otros minoristas como Target o Best Buy) tienen políticas y métodos establecidos que le permiten devolver su Note 7 sin perder dinero. Algunos ofrecen dispositivos de préstamo que puede devolver cuando los teléfonos Note 7 corregidos llegan a los estantes, mientras que otros simplemente ofrecen un reembolso total. Cualquiera de las opciones es mejor que arriesgar la mano o la cara si la batería falla.

Hemos compilado todo lo que necesita saber en un solo lugar, y también estamos felices de responder cualquier pregunta que podamos en los comentarios o en las redes sociales.

Retiro del Samsung Galaxy Note 7: todo lo que necesitas saber