إليكم ما يحدث داخل البطارية قبل لحظة انفجارها

بدءاً من نكسة سامسونغ نوت 7 وصولاً إلى ألواح التزلج الطائرة المتفجرة، يبدو أن بطاريات شوارد الليثيوم ليست مؤخراً في أفضل أيامها. وتساعد دراسة جديدة على تفسير كيفية تحول هذه المصادر الشائعة للطاقة إلى تهديدات للسلامة.

ورد في ورقة بحثية، تم نشرها في مجلة Journal of the Electrochemical Society، أن العلماء في المسرع الدوراني التزامني (نوع من مسرعات الجسيمات) كاناديان لايت سورس (CLS) قاموا بتفحص بطارية تعرضت للإجهاد الزائد. وفي هذه الحالة، قاموا باستجرار الكهرباء منها حتى انخفض توترها إلى ما تحت الحد الحرج.

توبي بوند، كاناديان لايت سورس

يؤدي إجهاد البطارية أو زيادة شحنها إلى تشوه في قلبها. يبين الشكل (A) قلب البطارية قبل إساءة استخدامها. ويبين الشكل (B) كيف يسبب سوء الاستخدام زيادة التشوهات في التصميم الأصلي، ويوضح الشكل (C) المناطق التي زاد تشوهها.

عندما نزيد شحن بطارية شوارد الليثيوم أو نرفع من حرارتها، تبدأ المواد داخلها بالتفكك، ما يؤدي لنشوء فقاعات من الأوكسجين وثنائي أوكسيد الكربون وغيرها من الغازات. ويتزايد الضغط، وتنتفخ البطارية الساخنة ذات الشكل المستطيل متحولة إلى شيء أشبه بالوسادة. في بعض الأحيان، سيستمر الهاتف الذي يحوي هذه البطارية بالعمل، وفي أحيان أخرى سيتوقف عن العمل. وبين الحين والآخر... سينفجر.

لرؤية ما يحدث داخل البطارية عندما تنتفخ، استخدم فريق كاناديان لايت سورس تقنية للأشعة السينية تسمى التصوير المقطعي الحاسوبي.
يوجد داخل البطارية قطب حلزوني الشكل يلتف نحو الخارج بدءاً من نقطة مركزية مثل لفافة الهلام. ويظهر المسح بالأشعة السينية أن الفقاعات الناتجة عن ارتفاع الحرارة تسببت بتشوهات وانبعاجات في القطب.

توصل مؤلفو الدراسة إلى نتيجة مثيرة للاهتمام، وهي أن أسوأ التشوهات الناتجة عن تزايد ضغط الغاز حصلت في الأماكن التي كان فيها تشوهات خفيفة قبل أن تتعرض البطارية للإجهاد. ويلحظ المؤلفون أن إجراء المزيد من الدراسات المماثلة لهذه، على طيف أوسع من البطاريات، سيساعد على تحسين فهمنا لكيفية استجابة البطاريات للتغيرات الغازية، ما قد يؤدي إلى تصاميم أفضل.

وفقاً لموقع نيو ساينتيست، فإنه ليس من الواضح ما إذا كانت كوارث سامسونغ نوت 7 تضمنت انتفاخ البطاريات أو هذا النوع من التشوهات داخلها.