Смартфоны-гранаты: почему гаджеты взрываются и как этого избежать

Всю неделю в интернете обсуждали остановку продаж смартфонов Samsung Galaxy Note 7, которые горели, взрывались и приносили много проблем своим владельцам. «Афиша Daily» разобралась в причинах провала и составила небольшое руководство по безопасности.

Что произошло с флагманом Samsung?

Samsung Note 7 должен был стать главным конкурентом iPhone 7. СМИ восторженно отзывались о дизайне, камере и работе со стилусом. Его даже представили на месяц раньше нового айфона и выпустили за несколько недель до презентации Apple — в Samsung считали, что это поможет отнять у конкурента долю рынка. Но в первую же неделю после выхода начали появляться сообщения о загорающихся аккумуляторах. В начале сентября компания решила отозвать устройства, а в конце месяца перевыпустила Note 7 с «безопасной» батареей.

Но сообщения о возгораниях все равно продолжали поступать. 11 октября Samsung попросила магазины по всему миру остановить продажи Note 7, а владельцев — выключить устройства и больше ими не пользоваться. Теперь они могут обменять Note 7 на другую модель Galaxy (с выплатой разницы) или вернуть деньги. В России условия возврата уточняют по телефону горячей линии.

До начала отзыва Samsung успела продать около 2,5 миллиона устройств (исключая Китай), но дефект батареи, по заявлению компании, присутствовал только в 0,1%. То есть батарея могла сгореть примерно у 2,5 тысячи Note 7. Точное число случаев возгорания неизвестно, но их точно больше ста: на середину сентября было известно о 92 случаях в США, 2 — в Австралии, 17 — в Корее и одном — на Тайване. Но новые сообщения всплывают до сих пор.

Из описания инцидентов нельзя понять, в каких именно случаях смартфон начинает гореть. Во Флориде Note 7 поджег джип, когда заряжался от прикуривателя, в Австралии аппарат чуть не спалил комнату в отеле — тоже во время зарядки, в Южной Каролине из‑за него целиком сгорел гараж, выключенный Note 7 задымился в нагрудном кармане в самолете, летевшем в Балтимор, в Коннектикуте смартфон практически расплавился в руках подростка (он получил слабые ожоги), а в Кентукки неподключенный к сети Note 7 загорелся ночью в спальне.

Дело в том, что батарея смартфона спрессована из множества слоев электрических проводников. На каждом слое есть катод с положительно заряженными ионами и анод с отрицательно заряженными ионами. На стороне катода находятся ионы лития: когда батарея заряжается, они переходят от катода к аноду, а когда батарея используется — обратно. Между катодом и анодом находится тонкая пластина диэлектрика, которая не проводит электрический ток и не дает катоду вступать в реакцию с анодом.

Если перегородка между ними разрушается, то ионы пойдут по короткому пути — произойдет короткое замыкание. Дальше начнется цепная реакция: аккумулятор разогреет сам себя еще сильнее, а электролит выделит горючий газ. Когда реакция получит доступ к кислороду, произойдет возгорание или даже взрыв. Это общий принцип процесса, подробнее о нем можно почитать здесь.

В современных аккумуляторах толщина диэлектрика составляет всего 20–25 микрометров, что примерно в три раза тоньше обычного листа офисной бумаги. Во-первых, этот тонкий слой может разрушиться из‑за внешнего давления. Например, если вы сядете на смартфон, согнете его или сильно по нему ударите. После разрушения диэлектрика катод и анод вступят в реакцию. Диэлектрик также может разрушиться из‑за металлической пыли, которая осталась внутри после сборки.

Вторая причина короткого замыкания — температура. Литий-ионные аккумуляторы не предназначены для работы на морозе или жаре. Из‑за перегрева металлический литий в аккумуляторе прорастает в игольчатые структуры (дендриты), которые могут разрушить диэлектрик и создать короткое замыкание.

Существует множество других причин нагрева: смартфон заряжается на солнце, зарядное устройство стороннего производителя не знает, когда остановить подачу тока, не работает чип, который отключает зарядку после 100%, в батарее плохой теплоотвод. У литий-ионных аккумуляторов есть диапазон рабочих температур: они нормально заряжаются при температуре от нуля до 45 градусов, а работают при температурах от –20 до 60 градусов. Если температура выше или ниже, начинаются проблемы, а на уровне 100 градусов — очень серьезные проблемы.

В Samsung подтвердили, что батареи горели из‑за короткого замыкания. Из‑за чего именно оно происходило — выяснит внутреннее расследование. Сотрудники компании рассказывали, что смартфон готовили в спешке, чтобы успеть до презентации Apple: дату начала продаж сдвинули на 10 дней раньше, инженеры постоянно меняли спецификации и заказывали новые комплектующие, а сотрудникам приходилось спать на работе.

Литий-ионные аккумуляторы считаются не самыми эффективными для современных смартфонов. Каждый год у аппаратов появляются более мощные процессоры, более яркие экраны, однако в аккумуляторах принципиальных изменений нет. Производителям приходится лишь плотнее укладывать слои проводников, чтобы получить большую емкость в более тонком корпусе. Батарея Note 7 была достаточно емкой — на 3500 миллиампер-час. Для сравнения: у Note 6 батарея на 3000 миллиампер-час, а у iPhone 7 — на 2900 миллиампер-час. Возможно, во время сложного производственного процесса аккумуляторы восприняли неравномерное давление, из‑за чего заряжались они тоже неравномерно.

Что будет с компанией Samsung?

В день остановки продаж акции компании упали на 8%, а капитализация снизилась на 17 миллиардов долларов. Для сравнения — в четвертом квартале 2015 года компания получила операционную прибыль 5,4 миллиарда долларов. Неизвестно, сколько денег Samsung потеряет на возврате устройств.