¿Por qué explotan las baterías de los smartphones?

A propósito de las recientes explosiones de los Galaxy Note, que ya fueron dejados de producir, conoce los motivos detrás de este fenómeno.

A más energía y duración se le pide a una batería, mayor riesgo hay de que esta explote. | Fuente: gizmodo.com

(Agencia N+1 / Daniel Meza) Las cada vez más frecuentes baterías quemadas de iPhones o móviles de Samsung tienen que ver con la calidad de batería que ofrecen los fabricantes. El último caso se produjo en un avión a punto de despegar en Estados Unidos, cuando un Galaxy Note 7 se quemó completo y provocó una humareda tal que forzó a salir a todos los pasajeros. Samsung, el pasado 2 de setiembre, pidió que se devuelva unidades de este modelo por fallas en la batería. Algunos modelos de iPhone también atravesaron situaciones parecidas.

Exigencias de fábrica. “A más poder de almacenamiento de energía, mayor riesgo de que prendan fuego”, es la conclusión de Donal Finegan, quien hace un tiempo dirigió un trabajo que demuestra que las baterías actuales no son tan seguras como podrían ser, en parte porque los científicos deben atender las demandas de los manufactureros, quienes prefieren una mayor performance sacrificando la estabilidad.

Una vez más el tema batería parece responder al “sistema de manejo” de la misma, que monitorea la corriente eléctrica y le dice a un chip dentro del teléfono cuándo parar la corriente una vez que la batería está llena de carga. Si el chip falla, dice el experto, la batería se sobrecarga (alcanza los 100°C), sus materiales se destruyen generando una cadena química de reacciones que liberan su energía y en consecuencia, arde. A esto se le llama un ‘aluvión térmico’, dice el trabajo.

Finegan y su equipo exploraron y revelaron los cambios que se expanden a través de las células de iones de litio. Para ello, simularon condiciones de funcionamiento por encima de los 300°C y usaron imágenes térmicas para ver qué ocurría durante el descontrol. Luego usaron rayos X para crear imágenes en 3D del resultado.

Escaneo en rayos X e imágenes térmicas. | Fuente: nmas1.org

Reacción química. Las baterías referidas están hechas de varias capas, cada una consistiendo en electrodos positivos y negativos separados por un aislador. Durante la carga, los iones de litio fluyen de positivo a negativo, y regresan al electrodo positivo mientras la batería se agota.

Los iones de litio están contenidos en una solución de electrolito, un líquido volátil. Los rayos X revelan que al calentarse, los electrolitos producen burbujas de gas que causan que la célula pierda su integridad estructural y cree un cortocircuito, y este, a su vez, un ‘aluvión térmico’. Los videos muestran que el calor se expande a lo largo de cada capa de electrodo hasta que la batería entera se pone muy caliente.

La delgada batería rectangular dentro de un teléfono tiene capas repetidas de electrodos que parecen las páginas de un bloc, mientras que las capas de células cilíndricas (como una AA) están enrolladas como un periódico. El ‘aluvión térmico’ es similar en ambos.

Falta de soporte. Las baterías rectangulares fallan más que las cilíndricas porque estas últimas poseen un soporte central que previene de la deformación, y un disco de ruptura que cortará la corriente en caso se exceda. Los baterías de teléfonos no tienen estas salvaguardas en beneficio del tamaño —pero son lo que la industria exige.

Otro tipo de falla que se reportó recientemente, además de las explosiones o ignición de baterías, fue la que presentó un iPhone. El artefacto aparentemente se quemó tras un mal golpe durante un transporte descuidado. Se trata del único caso de igniciones debido a una razón externa del aparato.

Batería cilíndrica con y sin soporte interno. | Fuente: nmas1.org
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