ساختار باتری‌ها چگونه است و چرا باتری برخی محصولات منفجر می‌شود؟

باتری بخش بسیار مهم یک وسیله‌ی همراه است. عمر باتری بالا ممکن است عامل اصلی موفقیت یک گوشی باشد و انفجار باتری ممکن است گوشی پرفروشی که میلیون‌ها فروش داشته را به ورطه‌ی نابودی بکشاند؛ درست همان‌طور که گلکسی نوت 7 به مرحله‌ی جمع‌آوری و بازگردانی پول مشتریان رسید.

به خاطر داشته باشید که گلکسی نوت ۷ تنها محصولی نیست که به دلیل وضعیت باتری با شکست تجاری روبرو شده؛ در سال ۲۰۱۱ اپل اولین نسل آیپاد نانو را به خاطر این مشکل جمع‌آوری کرد و ۴ سال قبل از آن نوکیا هم ۴۶ میلیون باتری گوشی را برای تعویض فراخوانی کرد. در حقیقت از سال ۲۰۰۲ به بعد حدود ۴۰ مورد مشکل باتری در مقیاس انبوه رخ داده است! رقم عجیبی است. به نظر می‌رسد که باتری‌ها وضعیت خطرناکی دارند و مشکلی ذاتی درونشان وجود دارد. اما چرا؟

چرا باتری‌ها منفجر می‌شوند؟

در اغلب وسایل همراه به ویژه آنهایی که با اولویت سبک بودن طراحی شده‌اند از باتری‌های لیتیوم-یونی استفاده شده؛ چرا که چگالی انرژی بسیار خوبی دارند و در واقع با وزن برابر، شارژ بیشتری نسبت به انواع ارزان دیگر درونشان ذخیره می‌شود. به عنوان مثل باتری‌های قلمی نیکل متال هیدرید که رویشان عبارت NiMH درج شده با وزن برابر، شارژی در حد نصف باتری‌های لیتیوم-یون ذخیره می‌کنند. باتری‌های اسید و سرب که در خودروها استفاده می‌شود هم یک ششم لیتیوم-یون شارژ نگه می‌دارند.

بله، در خودروی غیرالکتریکی وزن باتری عامل مهمی نیست؛ لذا بهتر است از لیتیوم-یون استفاده نشود. در گوشی‌ها وزن بسیار مهم است و بهتر است از لیتیوم-یون استفاده شود، حتی اگر خطرناک‌تر باشد.

و اما اشکالات لیتیوم-یون: باتری لیتیوم-یونی عمر مفید کمتری دارد و تقریباً ۲ تا ۳ سال پس از تولید، می‌توان از آن استفاده کرد. البته دقت کنید که حتی اگر از باتری استفاده نشود هم پس از ۲ تا ۳ سال به پایان عمر کاری خود می‌رسد.

 در باتری لیتیوم-یونی هم مثل سایر انواع باتری، انرژی ذخیره و آزاد می‌شود و این فرآیند از طریق واکنش شیمیایی کنترل‌شده صورت می‌گیرد. حین واکنش شیمیایی، جریان الکتریکی بین دو الکترود که آند و کاتد نام دارند برقرار شده و این فرآیند می‌تواند برعکس باشد و به جای خالی شدن انرژی، انرژی در باتری ذخیره شود. لیتیوم عنصری بسیار فعال است و به همین علت است که انرژی زیادی در این نوع باتری ذخیره می‌شود؛ ولیکن فعال بودن شدید لیتیوم به این معنی است که اگر مشکلی وجود داشته باشد، اتفاق وحشتناکی مثل انفجار باتری می‌افتد.

مشکلی که موجب انفجار باتری می‌شود!

اما چه اتفاقی ممکن است موجب انفجار باتری شود؟ چند عامل مختلف ممکن است به داغ شدن بیش از حد باتری لیتیوم-یونی منتهی شود. اگر بخشی از باتری داغ شود ممکن است واکنشی زنجیره‌ای موسوم به thermal runaway آغاز شود. فرار حرارتی واکنشی است که به صورت پیاپی تکرار می‌شود و در نهایت باتری منفجر می‌شود.

برای جلوگیری از چنین رویداد عجیبی، یک کامپیوتر و در واقع مدار کنترلی روی باتری تعبیه شده که مانع داغ شدن بیش از حد آن می‌شود. اگر مدار کنترلی کار خود را به شکل صحیح انجام ندهد، باتری آتش گرفته یا منفجر می‌شود. زمانی که دمای هوا بالاست، گوشی زیر نور مستقیم خورشید قرار گرفته یا استفاده از گوشی سنگین است و همین‌طور زمانی که گوشی در حال شارژ شدن است، طبعاً دمای باتری بالاتر خواهد بود و احتمال انفجار بیشتر می‌شود.

برخورد دو الکترود یا همان آند و کاتد به این معنی است که انرژی بسیار زیادی از الکترولیت عبور کند. الکترولیت ماده‌ای اشتعال‌پذیر است و در این شرایط به سرعت آتش می‌گیرد. اما چرا آند و کاتد ممکن است با هم برخورد داشته باشند؟ اگر باتری آسیب فیزیکی دیده باشد یا اگر در مراحل تولید اشتباهی رخ داده باشد، این اتفاق خواهد افتاد. ممکن است ماده‌ای رسانا بین آند و کاتد قرار بگیرد (مثل آب) و باز هم انفجار باتری رخ می‌دهد.

شکافتن باتری با جسمی تیز به اتصال کوتاه منجر می‌شود. شارژ کردن باتری با شارژری غیراستاندارد و در نتیجه شارژ شدن بیش از حد یا شارژ شدن بسیار سریع هم می‌تواند به جمع شدن لیتیوم روی الکترودها بیانجامد و در نتیجه اتصال کوتاه و انفجار رخ دهد.

چرا گلکسی نوت ۷ با مشکل انفجار باتری روبرو شد؟

هنوز مشخص نیست که مشکل باتری گلکسی نوت ۷ دقیقاً چه بوده؛ سامسونگ می‌گوید مشکلی بسیار نادر در خط تولید اتفاق افتاده که منجر به تماس آند و کاتد با هم شده است. سامسونگ می‌گوید هیچ محصول دیگری دچار اشکال مشابهی نیست و همچنان در حال تحقیقات بیشتر است.

خوشبختانه گلکسی نوت 7 گوشی بسیار خوبی بوده تا جایی که دارندگان زیادی می‌خواهند گوشی خود را نگه دارند و صرفاً تعمیری اساسی روی آن انجام شود؛ ولیکن این تصمیم چندان امن نیست.

چه باید کرد؟ نگران انفجار باتری گوشی خود باشیم یا خیر؟

انفجار باتری پدیده‌ی نادری است و شاید به اندازه‌ی برخورد صاعقه با شما عجیب باشد! ولیکن چند توصیه و نکته‌ی ساده برای کاهش احتمال انفجار وجود دارد:

• از باتری اصلی و استاندارد استفاده کنید
• وسایل همراه را در مکانی داغ رها نکنید؛ به خصوص هنگام شارژ شدن
• برای گوشی خود قاب محافظ خوبی تهیه کنید تا در اثر سقوط، باتری داخلی آسیب فیزیکی نبیند و به وضعیت انفجار نرسد!
• باتری که دارای شکاف است یا پوشش آن باد کرده را به هیچ وجه استفاده نکنید!
• باتری معیوب گوشی خود را در هر مکانی رها نکنید تا دیگران به اشتباه از آن استفاده یا سوء استفاده نکنند.