گوشی های هوشمند این روزها جز جدایی ناپذیری از زندگی روزمره ما شده اند. نقش مهم و غیر قابل انکار این وسیله ها در زندگی ما باعث شده که قابل استفاده بودن گوشی موبایل و تبلت و … در هر زمان یک امر قابل توجه باشد. اما بخش مهمی از موبایل ها که می تواند گوشی یا تبلت را از دسترس ما خارج کند باتری آن است. باتری موبایل که بر اساس ابعاد گوشی، وزن آن و ساختار شیمیایی طراحی می شود گاهی می تواند برخلاف نقش مثبت خود که در دسترس نگه داشتن گوشی است، برای ما اختلالات اساسی ایجاد کند، برای مثال این روزها درباره ی انفجار باتری موبایل خبرهایی می شنویم. در این جا هدف ما بررسی ساختار باتری تلفن همراه و دلایل انفجار آن است.
انواع ساختار باتری موبایل های امروزی
در صنعت ساخت تلفن های همراه از دو مدل باتری لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر استفاده می شود. در اکثر تلفن های همراه باتری لیتیوم یون استفاده می شود که تولید آن مقرون به صرفه تر است . باتری های لیتیوم پلیمر که نسل جدید باتری ها هستند گران تر هستند، اما در عوض بسیار سبک ترند و ظرفیت بالاتری دارند. باتری های لیتیون یون که نسل قدیمی تر باتری تلفن همراه بوده اند ارزان تر هستند، اما در عوض سنگین تر هستند. در مقایسه با باتری های لیتیوم پلیمر چگال انرژی بیشتری دارند و اینکه تفاوت دیگر این دو در تمایل آن ها به گرم شدن است. باتری های لیتیوم یون تمایل بیشتری به گرم شدن دارند به همین دلیل دارای یک مدار محافظت کننده در برابر این افزایش دما هستند اما باتری های لیتیوم پلیمری نیازی به این مدار محافظتی ندارند. باتری های لیتیوم یون از کاتد اکسید فلزی ساخته شده از عنصرهایی نظیر نیکل، کبالت، منگنز و ترکیب آهن و هم چنین آند متخلخل گرافیتی که حاوی لیتیوم یون ها است و یک الکترولیت نمک لیتیوم ساخته شده است.
هم چنین ببینید: با باتری باد کرده موبایل و لپ تاپ چیکار کنیم؟
بررسی دلایل انفجار باتری های موبایل
حال که با اساس ساختار باتری تلفن هوشمند آشنا شدیم به بررسی دلایل انفجار باتری تلفن همراه می پردازیم. علت اصلی انفجار باتری گوشی های تلفن همراه افزایش حرارت آن است. انواع مختلفی از باتری ها با چگالی بالای انرژی امروزه در دسترس هستند اما این باتری ها برای گوشی های همراه با ابعاد حال حاضر خیلی مناسب نیستند و جایگزین خوبی برای باتری های لیتیوم یون به حساب نمی آیند و به همین دلیل است که گاه اختلالاتی نظیر انفجار باتری تلفن همراه را مشاهده می کنیم. افزایش دمای تلفن همراه تا حدود ۸۰ درجه می تواند در نهایت به انفجار باتری ختم شود و به همین دلیل است که ایمنی و مدیریت حفظ امنیت این موضوع در تلفن های همراه بسیار حائز اهمیت است. نکته بعد که بسیار قابل توجه است این است که در حالت طبیعی ظرفیت باتری ها با استفاده ی مداوم کاهش می یابد و مشکل اصلی این است که پس از مدتی استفاده واکنش ایده آل پیش فرض در بخش کاتد اتفاق نمی افتد. این واکنش های برگشت ناپذیر و استفاده ی نادرست از باتری، کاتد را فرسوده میکند، از طرف دیگر با در نظر گرفتن واکنش پذیری لیتیوم با آب این باتری ها باید حتما و کاملا عاری از آب باشند به همین دلیل برای الکترولیت از یک حلال آلی استفاده میشود، حال اگر در غشایی بسیار باریکی که برای جدا کردن دو بخش کاتد و آند باتری از هم استفاده میشود یک آسیب کوچک رخ دهد از طریق این آسیب کوچک اتصال کوتاه رخ می دهد و حرارت و جرقه ی این اتصال می تواند زمینه ی یک سری واکنش گرمازده زنجیره ای باشد که نتیجه ی آنها انفجار باتری تلفن همراه و آتش گرفتن گوشی موبایل است.
نیاز رو به افزایش انسان در زندگی روزمره به گوشی تلفن همراه و تبلت و لپ تاپ ها بر اهمیت ارتقای ظرفیت باتری ها تاکید می کند. برخی از محققان معتقدند که ما برای افزایش ظرفیت باتری ها باید بر روی ارتقای ساختار درونی آنها متمرکز باشیم چرا که ظرفیت چگالی انرژی لیتیوم اکسید منگنز۲۸۰ وات در کیلوگرم است که ما در باتری های امروزی تنها به ۱۵۰ وات در کیلوگرم آن دسترسی پیدا کرده ایم که این خود مهر تاییدی بر ظرفیت قابل ارتقای باتری ها دارد. یکی از چشم اندازهایی که محققان برای آینده ی صنعت باتری سازی متصور شده اند جایگزین شدن الکترولیت مایع با الکترولیت جامد است. با حذف الکترولیت مایع خطر انفجار در باتری های گوشی های همراه کاهش می یابد. از مزایای استفاده از الکترولیت جامد حذف بخش متخلخل باتری و کاهش وزن آن است و البته این موضوع را نباید نادیده گرفت که در حال حاضر از ظرفیت بالای چگالی انرژی لیتیوم برای استفاده به عنوان آند به دلیل خطرات بالای آن چشم پوشی می شود که با حذف الکترولیت مایع افزایش ظرفیت چگالی انرژی و قدرت را هم شاهد خواهیم بود.