اخبار اليوم الصحيفة, تعرف لماذا تنفجر اخبار اليوم الصحيفة, تعرف لماذا تنفجر
لفهم التعليمات التي تجعل البطارية امنة، من المفيد ان تتعرَّف على كيفية عملها.
تحتوي البطارية على اثنين من الاقطاب الكهربائية «الالكترودات»، او الموصلات الكهربائية، على كلا الطرفين. يحمل واحدٌ منها الايونات الموجبة (ذات الشحنات الكهربائية الموجبة) ويُسمى «الكاثود» او «المهبط».
يُملا الكاثود بالليثيوم ويعمل بمثابة مكان تخزين «الطاقة»، ويحمل الالكترود المعاكس ايونات ذات شحنات سالبة، ويُسمى «الانود» او «المصعد»، حسب موقع The Verge الاميركي.
كيف تتحرك الايونات؟
يحدث في اثناء عملية شحن البطارية ان تتحرك ايونات الليثيوم من الكاثود الى الانود، وحين تكون البطارية قيد الاستخدام يتحرَّك الليثيوم في الاتجاه المعاكس، وتوجد فيما بينهما مواد كيميائية تُسمى «الالكتروليت» من شانها ان تُسهِّل عملية الانتقال تلك عن طريق مساعدة الايونات على التحرك بسهولة اكبر بين الطرفين، ولكن رغم انَّ الايونات تحتاج الى الانتقال من جانبٍ الى اخر، ينبغي الا يتلامس الانود والكاثود مُطلقاً؛ لانَّ تلامسهما سيُعيد توجيه الطاقة الى الاليكتروليت. ولمنع حدوث هذا يدرج صانعو البطاريات مواد فاصلة بينهما.
وهنا تحدث المشكلة!
كان هذا بالتحديد هو موضع المشكلة التي ظهرت في هواتف Galaxy Note 7: فالفواصل كان بها خللٌ، وتسمح للقطبين بالتلامس. يقول ليندن ارتشر، عالم الكيمياء في جامعة كورنيل الاميركية: «يُعد هذا الخلل هو اسوا اخفاق ممكن، لانَّه سيؤدي بالتاكيد الى احتراق البطارية، او ربما حتى انفجارها». فحين تحتك الالكترودات ببعضها يحدث ان تتجه كل الطاقة التي تُضَخ في البطارية الى الالكتروليت في المنتصف، عوضاً عن الالكترودات على الطرفين.
عدم الاستقرار له اسباب
الالكتروليت ليس مستقراً تماماً لتُضَخ اليه الطاقة، والحركة السريعة التي تُسيره تؤدي ايضاً الى عدم استقراره اكثر. وحين تكون الحرارة عالية –سواء كان من خلال تلامس كلا الالكترودين او بسبب امرٍ بسيط كارتفاع حرارة الجو- يمكن ان يتسبَّب هذا في تفاعل الالكتروليت مع المواد الكيميائية الاخرى، لينتج غازاً من شانه ان يزيد من الحرارة.
في كل مرة تتفاعل فيها المواد الكيميائية، تُطلَق الغازات المزيد والمزيد من الحرارة بوتيرةٍ اسرع واسرع. ينتج عن هذا حلقة من ردود الفعل الخارجة عن السيطرة تُسمى «هروب حراري»، يمكن ان تنتهي باشتعال نار.
لهذا تنفجر!
هذا هو السبب وراء ان العديد من الهواتف يتوقَّف تشغيلها تلقائياً حين تشتد السخونة، لكنَّ هناك اسباباً اخرى وراء حدوث انفجار البطارية؛ اذ يُمكن ان تتلف البطاريات ايضاً حين يجري شحنها بشكلٍ زائد عن الحد، او بوتيرةٍ سريعة.
تشبه عملية الشحن الزائد ملء دلو بالكثير من الماء
فلا يهم في هذه الحالة سرعة تلك العملية او بطئها؛ لانَّه اذا سكبت كمية اكبر من اللازم فسوف يفيض الدلو. وفي حالة البطاريات تحدث عملية الشحن الزائد حين تنتقل كمية كبيرة من الليثيوم الى الانود، لا داعي لان تشعر بالخطر حيال ابقائك الهاتف موصلاً بالكهرباء طوال الليل، معظم البطاريات صُمِّمَت بخاصية منع الشحن الزائد تلقائياً. وبالتاكيد يمكن ان يحدث خللٌ في التصنيع، حيث تكون الدوائر الكهربية التي تمنع حدوث هذه المشكلة معيبة.
تشبه البطارية الرباط المطاطي
على حد قول دان ستاينغارت، العالم المختص في المواد الكيميائية في جامعة برنستون الاميركية، فعند شحن البطارية انت بذلك تمط الشريط المطاطي، وحين تستخدم الهاتف فانت تُطلِقه. ومثلما يمكن ان ينقطع الرباط حين تمطه اكثر من اللازم، فانَّ ضخَّ الكثير من الطاقة في جانبٍ واحد من البطارية سيُتلِفها.
ثم انَّ هناك مشكلة الشحن السريع
ويعني هذا محاولة دفع كمية كبيرة من التيار داخل البطارية، وهو ما يُمثِّل خطراً على ما يُطلق عليه «تقنية الشحن السريع» (رغم انَّها لم تكن سبب المشكلة بالتحديد في حالة سامسونغ، فهواتف سامسونغ توفر تقنية الشحن السريع). وفي حال كان الشاحن المُستَخدَم غير متوافق مع البطارية لاي سبب، يُمكن ان يتسبب هذا في تلفها. يمكن تجنُّب هذه المشكلة بالتاكُّد من انَّ الشاحن والبطارية مُصمَّمان للعمل معاً.
وهناك «التصفيح»
يمكن ان يؤدي الشحن الزائد عن الحد او الشحن السريع جداً الى حدوث مشكلة تُسمى «التصفيح»، تخيَّل انَّ البطارية مثل وعاءين بهما بيض. تحتاج ايونات الليثيوم للتنقُّل بين المساحات الموجودة بينهما لتستقر بامانٍ في الداخل، حسبما يقول ستاينغارت. اذا قمت بشحن البطارية ببطءٍ يكون لدى الليثيوم وقتٌ للعثور على موقعه داخل وعاء البيض ذهاباً واياباً، ولكنَّ في حالة الشحن السريع او الشحن الزائد عن الحد، سيستقر الليثيوم على السطح الخارجي لوعاء البيض ومن ثمَّ حول نفسه، بعدها في كل مرة تُعيد فيها شحن البطارية تنمو ايونات الليثيوم وتُشكل تراكيب تُشبه الابرة، ويُطلق عليها «تشعُّبات» يُمكنها ان تتسبَّب في اتلاف البطارية.
وزيادة الجهد ايضاً مشكلة
السبب الشائع الاخير في تلف البطارية هو محاولة الشركات تصنيع بطاريات تُخزِّن المزيد من الطاقة عن طريق زيادة الجهد الكهربائي، وهو وسيلة لقياس القوة. تخيَّل انَّ الجهد الكهربائي مثل قمة شلال، بينما التيار هو مقدار الماء المُتدفِّق، كلما زاد الجهد زادت الطاقة داخل البطارية؛ لذا يحاول المُصنعون ملء البطاريات باضافة عناصر مثل النيكل الى الليثيوم. ولكن، مُجدداً، كلما زاد الجهد زادت احتمالية حدوث دمج للالكتروليت بطريقةٍ تؤدي لحدوث اشتعال.
ويحاولون تجنب المشكلة
يحاول بعض العلماء تطوير نوع من الالكتروليت لا يشتعل بهذه السهولة. تحتاج مواد الالكتروليت، التي يُطلق عليها «السوائل الايونية» الى مزيدٍ من الحرارة لتكوين غاز قابل للاشتعال، حسبما يقول سوريا موغانتي، المهندس الكيميائي الذي يتراس قسم التكنولوجيا في شركة Nohms Technology. واردف انَّها غالباً ما تكون اكثر اماناً، ولكن قد تضر بعمر البطارية.
انها اعجوبة هندسية
حتى هذه اللحظة، يستخدم غالبيتنا بطاريات ايون الليثيوم. والحقيقة انَّها تُعد «اعجوبة هندسية» كما وصفها ستاينغارت، لكنَّ هذا لا ينفي عدم استقرار الاجهزة. واردف ستاينغارت: «ايُّ شيءٍ يُمكنه ان يحوي كل هذا القدر من الطاقة، مع امكانية استخراج كل الطاقة في بضع دقائق، يتوَّجب عليك ان تتعامل معه باعتباره قنبلةً مُحتَمَلة بغضّ النظر عمّا صُنِعَت منه». تتقدَّم تكنولوجيا البطاريات بوتيرة مستمرة، ولكن ليس بمعدل يُرضي رغبتنا في الشحن الاسرع مع ضمان الحفاظ على عمر اطول للبطارية. الامر متروك للمُصنعين لياخذوه بعين الاعتبار، والعمل على حمايتنا.
المصدر: عربي بوستتعرف لماذا تنفجر بطاريات الهواتف الذكية وكيف تتجنب ذلك؟