دليلٌ شاملٌ لسلامة البطاريات الليثيومية في أجهزة الآيفون

كيف تعمل بطاريات الليثيوم-أيون في هواتف الآيفون— ولماذا تحدث حالات فشل السلامة

شرح مفهوم الانفلات الحراري: التفاعل المتسلسل المسؤول عن حرائق بطاريات الليثيوم الخاصة بهواتف الآيفون

تعمل بطاريات الليثيوم أيون الموجودة في هواتف الآيفون عن طريق تحريك أيونات الليثيوم ذهابًا وإيابًا بين قطبين كهربائيين يُسمّيان الكاثود والأنود أثناء الشحن والتفريغ. وما يجعل هذه البطاريات ممتازةً لأجهزتنا هو قدرتها على تركيز كمية كبيرة من الطاقة في مساحات صغيرة، لكن هذه الميزة نفسها تُحدث بعض المخاوف الجادة المتعلقة بالسلامة. وعندما تحدث أعطال داخل البطارية، فإن السبب عادةً ما يكون ما يُعرف بـ«الانفلات الحراري». ويحدث ذلك عندما ترتفع درجة حرارة البطارية بشكلٍ كبير، تقريبًا إلى ٨٠ درجة مئوية مع هامش تفاوت بسيط. وبمجرد تجاوز هذه العتبة، تبدأ الطبقة الواقية الداخلية في التحلل، مما يؤدي إلى حدوث دوائر كهربائية قصيرة خطرة. وتؤدي هذه الدوائر القصيرة إلى تفاعلات كيميائية تنتج حرارةً وأكسجينًا وغازات قابلة للاشتعال في آنٍ واحد. وقد ترتفع درجات الحرارة فجأةً لتتجاوز ٤٠٠ درجة مئوية خلال بضعة ثوانٍ فقط، ما قد يؤدي أحيانًا إلى نشوب حرائق أو حتى انفجارات. وتحدث معظم الحوادث نتيجة إسقاط الجهاز أو تعرّضه للضغط الشديد، أو استخدام شواحن رخيصة مقلدة، أو ترك الهواتف في أماكن شديدة الحرارة مثل السيارات في الأيام المشمسة.

حالات واقعية: حوادث موثوقة تتعلق ببطاريات الليثيوم الخاصة بهواتف الآيفون وأنماط الأسباب الجذرية

إن النظر في الحالات الفعلية يُظهر وجود أنماط واضحة كان يمكننا منعها. ففي العام الماضي وحده، وقعت نحو ثلثي حالات اشتعال بطاريات هواتف الآيفون بسبب تلف الخلايا الداخلية بطريقةٍ ما. وأكثر أسباب هذا التلف شيوعًا كان إسقاط الهواتف، أو التآكل الطبيعي الناتج عن الاستخدام المتكرر على مر الزمن، أو استخدام شواحن غير أصلية رخيصة الثمن لا تتوافق مع المواصفات المطلوبة. وتُشير لجنة سلامة المنتجات الاستهلاكية (CPSC) في الولايات المتحدة ووثائق السلامة الجوية المختلفة إلى أن انتفاخ البطاريات الناتج عن التحلل الكيميائي الداخلي عادةً ما يؤدي إلى تلك الأحداث الخطيرة المتعلقة بالارتفاع الشديد في درجة الحرارة والتي نطلق عليها مصطلح «الانفلات الحراري». لكن بصراحة؟ يتجاهل الكثير من الناس المؤشرات التي تدل على ارتفاع حرارة الهاتف بشكل خطير أو بطء أدائه حتى يصبح الوقت قد فات.

سجّلت شركات الطيران ٦٢ حادثةً مرتبطةً ببطاريات الليثيوم في الربع الأول من عام ٢٠٢٤ وحده، حيث شكّلت الهواتف الذكية ٣٨٪ منها— ما يبرز سبب الحاجة الماسّة إلى إكسسوارات معتمدة ومراقبة استباقية لحالة البطارية لضمان سلامة بطارية الليثيوم الخاصة بجهاز الآيفون.

التعرُّف على العلامات التحذيرية المبكرة لفشل بطارية الليثيوم في جهاز الآيفون

علامات تحذيرية مرئية وحسية: الانتفاخ، وتغيُّر اللون، والرائحة، والتسرب

التغيرات الفيزيائية هي المؤشرات الأكثر موثوقية لتدهور حالة البطارية. راقب ما يلي:

• الانتفاخ الانتفاخ: يؤدي انتفاخ البطارية إلى تشويه شكل الهاتف— وغالبًا ما يرفع الشاشة أو يُشوِّه الغلاف الخارجي— نتيجة تراكم الغاز الناتج عن تحلُّل الإلكتروليت. وهذه علامة قاطعة على حدوث تفكُّك كيميائي لا رجعة فيه.
• تغير اللون تغيُّر اللون: تشير البقع البنية أو الصدئة على سطح البطارية إلى حدوث تآكل وفشل في مواد الإلكترود— وهي ظواهر شائعة تسبق الانفلات الحراري.
• رائحة الرائحة: رائحة حادة تشبه المذيبات (مثل رائحة مزيل طلاء الأظافر) تدلّ على تسرب الإلكتروليت— وهي مادة شديدة التطاير وقابلة للاشتعال بسهولة عند تعرضها للهواء.
• تسرب الرطوبة أو البقايا المرئية بالقرب من المنافذ أو الخطوط الواصلة بين الأجزاء أو أسفل الشاشة تؤكد حدوث تصدع في الغلاف الخارجي. ويتسبب تماس كهربائي مع الإلكتروليت مع الدوائر الإلكترونية في خطر حدوث قصر كهربائي فوري.

أيٌّ من هذه العلامات يتطلب عزل الجهاز فورًا. ويعرّض الاستخدام المتواصل للجهاز لخطر الاشتعال أو انبعاث أبخرة سامة — ومنها فلوريد الهيدروجين وأول أكسيد الكربون.

المخاطر التصاعدية: ارتفاع غير معتاد في درجة الحرارة، أو انتفاخ، أو دخان، أو فقدان مفاجئ للطاقة

وبتقدم حالة التدهور، تصبح الأعراض أكثر حدةً وخطورة:

• ارتفاع غير معتاد في درجة الحرارة : الدفء المستمر أثناء الاستخدام الخفيف أو أثناء الشحن يعكس ازدياد المقاومة الداخلية. وتساهم درجات الحرارة فوق ٣٨°م (١٠٠°ف) في تسريع تدهور الخلايا وإضعاف سلامة طبقة SEI.
• انتفاخ : يؤدي الانتفاخ التدريجي إلى إجهاد المكونات الإنشائية. ويشير ارتخاء الشاشة أو انفصال الغلاف الخارجي إلى احتمال وشيك لانفجار الغلاف — وقد يؤدي ذلك إلى طرد شظايا ساخنة.
• الدخان : يُعد ظهور أي دخان مرئي تأكيدًا لحدوث انفلات حراري نشط. ويجب إيقاف تشغيل الجهاز فورًا ووضعه على سطح غير قابل للاشتعال وبعيدًا عن المواد القابلة للاشتعال.
• فقدان مفاجئ للطاقة إيقاف التشغيل المفاجئ عند شحن يتراوح بين ٢٠٪ و٥٠٪ يشير إلى انهيار الجهد — وهي علامة مميزة على تآكل الخلايا مع التقدم في العمر، مما يؤدي إلى فقدان القدرة على تحمل الأحمال وعدم القدرة على تنظيم عملية التفريغ بشكل آمن.

تتفاقم هذه المخاطر بسرعة. وعند أول ظهور لدخان أو انتفاخ شديد، يجب إيقاف الاستخدام فورًا وترتيب التخلص الآمن من الجهاز عبر شركة أبل أو منشأة معتمدة للتخلص من النفايات الإلكترونية.

عادات الشحن الآمنة للحفاظ على بطارية الليثيوم الخاصة بهاتف الآيفون

إن ممارسات الشحن الجيدة تلعب دورًا بالغ الأهمية في الحفاظ على سلامة البطاريات وزيادة عمرها الافتراضي. وأكبر مشكلة تواجه بطاريات الليثيوم أيون هي ارتفاع درجة الحرارة. فحتى إذا ارتفعت درجات الحرارة بمقدار ١٠ درجات مئوية فقط عن درجة حرارة الغرفة العادية، فقد يؤدي ذلك – وفقًا لبعض الأبحاث الحديثة المنشورة في موقع CNET – إلى تسريع عملية التحلل الكيميائي بنسبة تصل إلى ١٥٪ تقريبًا. ولدى شركة آبل ميزة تُسمى "الشحن الأمثل للبطارية"، والتي تقوم فعليًّا بإيقاف الشحن مؤقتًا عند نسبة ٨٠٪ حتى يحتاج الجهاز إلى طاقة إضافية في وقت لاحق. لكن دعونا نكون صادقين يا أصدقاء: لن تُجدي كل هذه الميزات الذكية نفعًا كثيرًا إذا لم نقم بشحن أجهزتنا بشكل صحيح بأنفسنا. فلا تضعوا هواتفكم تحت البطانيات، ولا تتركوها عُرضةً للشمس المباشرة حيث تتعرض للاشتعال الحراري، ولا تضعوها داخل تلك الحالات العازلة السميكة التي تحبس الحرارة داخل الهاتف. فمثل هذه الأمور البسيطة تحدث فرقًا كبيرًا في المدة الزمنية التي تدومها بطارياتنا قبل أن نضطر إلى استبدالها.

استخدام الملحقات المعتمدة من شركة Apple (MFi) والشواحن الأصلية من الشركة المصنعة لضمان الموثوقية بطارية ليثيوم لهاتف آيفون الأداء

تُخضع شواحن شركة آبل المعتمدة من قِبل برنامج MFi اختباراتٍ صارمةً تجريها شركة آبل نفسها. وتتضمن هذه الاختبارات التحقق من كل شيء، بدءًا من كفاءة تنظيم الجهد وصولًا إلى مدى دقة مراقبة درجات الحرارة، فضلاً عن وجود حماية مدمجة ضد الدوائر القصيرة. فكثيرٌ من الشواحن الخارجية لا تتضمّن هذه الميزات الأمنية المهمة أصلًا. هل توجد مستشعرات حرارية تعمل في الزمن الحقيقي؟ وهل توجد تحكّم دقيق في تدفق التيار الكهربائي؟ غالبًا ما تكون هذه العناصر غائبةً في المنتجات غير المعتمدة. وعند حدوث ذلك، لا يتدفّق التيار الكهربائي بشكلٍ منتظم، ما يؤدي إلى تراكمٍ مفرطٍ للحرارة داخل الأجهزة. وبمرور الوقت، قد يؤدي هذا إلى ظاهرة تُعرف باسم «نمو التفرعات» (Dendrite Growth) داخل خلايا البطارية، ونحن جميعًا ندرك ما يعنيه ذلك لنهاية عمر هواتفنا قبل الأوان.

لماذا تزيد الشواحن الخارجية والبطاريات المستعملة المُجدَّدة من خطر اندلاع الحرائق وحدوث الأعطال

البطاريات المستعملة، وبخاصة تلك التي لا تأتي مباشرةً من المورِّدين الرسميين لشركة آبل، غالبًا ما تفتقر إلى مكوناتٍ هامة مثل الفواصل المناسبة بين الخلايا، وال퓨وزات الواقية من الحرارة، وأنظمة التحكم الدقيق في الشحن. وغالبًا ما تأتي الشواحن المزيفة بمواد سهلة الاشتعال أو أسلاك رفيعة جدًّا لا تستطيع تحمل كل تلك الطاقة أثناء جلسات الشحن السريع. ووفقًا لدراسة أجرتها لجنة سلامة المنتجات الاستهلاكية عام ٢٠٢٣، فإن نحو ثمانية من أصل عشرة مشكلات مُبلَّغ عنها تتعلق بشحن هواتف الآيفون كانت ناتجةً عن استخدام إكسسوارات غير معتمدة. وغالبًا ما تضمّنت هذه المشكلات ارتفاعًا كبيرًا في الجهد يتجاوز بكثير الحدود الآمنة، أحيانًاً يصل إلى قفزات تزيد عن عشرين في المئة فوق الحدود المقبولة. وإذا أضفنا إلى ذلك خلايا بطاريات قديمة أو مستعملة، أصبحت الأمور أكثر خطورةً بالفعل، إذ تزداد احتمالية ارتفاع درجة الحرارة بشكل كبير وحدوث حرائق محتملة. ولذلك، إذا كانت السلامة ذات أهميةٍ بالنسبة لك، فابتعد تمامًا عن:

• الشواحن التي لا تحمل شهادة USB-IF أو العلامة التجارية MFi
• بطاريات بديلة تفتقر إلى دمج أبل الخاص بإدارة الحرارة
• أي إكسسوار يسخن بشكل مفرط أو يُحدث شرارات أو يُفعِّل تنبيهات متكررة تقول «الإكسسوار غير مدعوم»

إدارة البيئة: أفضل الممارسات المتعلقة بالحرارة والتخزين والاستخدام

تعمل بطاريات الليثيوم أيون بأفضل أداءٍ عندما تُحفظ ضمن نطاقات حرارية معينة. وتوصي شركة أبل بالاحتفاظ بالأجهزة في درجة حرارة تتراوح بين ٠ درجة مئوية و٣٥ درجة مئوية (أو ما يعادل ٣٢ إلى ٩٥ فهرنهايت). وإذا ظلت الأجهزة خارج هذه النطاق المثالي لفترة طويلة جدًّا، فإن البطارية تبدأ في التدهور بوتيرة أسرع من المعتاد. وعند ارتفاع درجة الحرارة فوق ٣٥°م بشكل كبير، تفقد البطارية نحو ٢٠٪ من سعتها كل عام. ومع ذلك، فإن الطقس البارد تحت درجة التجمد يُسبِّب مشكلةً أخرى: إذ تزداد المقاومة الداخلية للبطارية بشكل كبير، ما قد يؤدي إلى إطفاء الجهاز فجأةً حتى وإن كانت لا تزال هناك طاقة كافية داخل البطارية. ولذلك يلاحظ المستخدمون غالبًا أن هواتفهم تنفد طاقتها في فصل الشتاء رغم عرض شاشتها لمستوى شحن مرتفع.

للتخزين طويل الأمد، احتفظ بالبطاريات عند مستوى شحن يبلغ حوالي ٥٠٪ في بيئات باردة (١٥–٢٢°م)، وجافة (<٥٠٪ رطوبة). وتجنب ما يلي:

• أشعة الشمس المباشرة أو الأسطح الساخنة مثل لوحة القيادة في السيارات
• المناطق الرطبة التي قد تتسبب فيها الترسبات المائية في تآكل نقاط التوصيل
• المساحات المغلقة التي قد يؤدي الضغط فيها إلى تشويه الخلايا

أثناء الاستخدام اليومي:

• أزل الأغطية السميكة أثناء الشحن السريع لتحسين تبديد الحرارة
• لا تترك الأجهزة أبدًا داخل سيارات مُركونة — إذ يمكن أن تتجاوز درجات حرارة الجو الداخلي ٧٠°م (١٥٨°ف) خلال أقل من ساعة واحدة
• أطفئ الجهاز أثناء التعرّض الطويل للبرد القارس أو الحرارة الشديدة

تُظهر الاختبارات الداخلية التي أجرتها شركة آبل لتقييم عمر البطاريات أن البطاريات المخزَّنة عند درجة حرارة ٢٥°م وبمستوى شحن ٥٠٪ تحتفظ بما يقارب ٨٠٪ من سعتها الأصلية بعد سنة واحدة — مقارنةً بنسبة ٦٥٪ فقط عندما تُخزَّن مشحونة بالكامل عند درجة حرارة ٤٠°م. وتُقلِّل هذه البروتوكولات المستندة إلى الأدلة بشكل مباشر من الإجهاد الحراري — وهو العامل الأكبر الوحيد المساهم في فشل بطاريات الليثيوم في هواتف الآيفون قبل أوانه.