机情观察室:聊聊三星Note7电池这点事

2016-10-07 13:31:22     作者:石雨      来源:it168

标签: 三星Note7爆炸 三星Note7电池 机情观察室

8月2日,当三星移动事业部总裁高东真在纽约踌躇满志地向全世界介绍旗下最新的旗舰手机Galaxy Note7时,不仅是三星,几乎所有人都不会想到,在之后仅仅一个多月的时间内,这款产品却因为接二连三的燃烧事件在互联网上发酵传播,甚至连航空公司也史无前例的宣布“建议不携带Note7上飞机”。面对这样的情况,三星以及电池制造商之一的ATL在其官方声明中也并非给出事故原因。我们今天的机情观察室,就来聊聊三星Note7电池的这点事。

  【IT168 评测】时间回到2个月前,8月2日,当三星移动事业部总裁高东真在纽约踌躇满志地向全世界介绍旗下最新的旗舰手机Galaxy Note7时,不仅是三星,几乎所有人都不会想到,在之后仅仅一个多月的时间内,这款承载着三星用来对抗今年苹果新产品的安卓旗舰,却因为接二连三的燃烧事件在互联网上发酵传播,甚至连航空公司也史无前例的宣布“建议不携带Note7上飞机”。面对这样的情况,三星以及电池制造商之一的ATL在其官方声明中也并非给出事故原因。我们今天的机情观察室,就来聊聊三星Note7燃烧的这点事。

  文章的开头,我们需要说明一件事情:根据目前被曝光Note7出事的信息来看,几乎大部分手机的结果都是剧烈燃烧而并非爆炸,燃烧并不等于爆炸。其实手机电池燃烧/爆炸并不算是新鲜事,搜索以前的旧新闻中几乎所有的手机品牌都有极个别的产品出现类似的情况,所以这里我们就有必要先解释一下,手机电池为什么会燃烧/爆炸。

  电池为什么会燃烧/爆炸?

  手机电池在经历了镍镉电池、镍金属氢电池,如今到了锂离子电池的时代。相比较之前的产品,锂离子电池又具有能量密度更高、重量更轻的特点,因此如今绝大部分手机都采用锂离子电池。锂离子电池一般分为液态锂离子电池和聚合物锂电池两种,不过都是由正极、负极、电解液以及防止短路的隔膜组成,电解液将正负极浸润,而锂离子则在电解液中在正负极之间运动,实现电池的工作。那层隔膜则是为避免正负极接触发生短路而将正负极分离的作用。另外,锂离子聚合物电池相对于液态锂离子电池最大的区别在于其使用了固态或胶状物体作为电解质,在出现意外的情况下,固态或胶状物体会出现气化的现象,更为严重的会出现燃烧,但并不会爆炸。这也解释了我们前文所提的,绝大部分Note7是燃烧而非爆炸的情况。


▲锂离子电池的构造(图片来源于网络)

  上面的解释只是从最基本的构造描述了电池的原理,而实际生活中手机电池并非只有一层隔膜,而是由多层隔膜组成,电池内部由于产品内部可能出现的杂质刺穿这层隔膜,导致正负极接触造成短路,之后的会发生的事情也自然不言而喻。看来,电池燃烧的本质原因还是在“那层膜”上。而根据猜测,除了因为本身的质量问题(电池内部杂质刺破隔膜)、外力因素人为导致电池燃烧,此次Note7电池问题可能出现在以下两个方面,我们也进行了分析。

  1、因为快充而导致出现电池问题?


▲三星Note7快充实测(不断根据温度调整电流)

  快充已经成为当前几乎所有智能手机的标配,无论上至旗舰,下到千元机,无论采用何种快充协议,几乎目前市面上大部分手机都采用各种快充技术。此次三星Note7支持自家的AFC与高通QC 2.0快充协议,而Note7电池容量为3500mAh,标配充电器充电功率为5V2A、9V1.67A,实际充电功率(标配充电器)约在14W左右,电池约为1.2C充电倍率,比当前魅族Pro6、乐Pro3这样的国产旗舰动辄标配24W充电功率,1.5C的充电倍率还有一些距离,并且纵观已经发生的Note7电池燃烧事件中,也有一些用户是在手机并未充电的情况下发生的燃烧。因此并不能简单的说快充会导致Note7电池出现问题。

  2、电池本身设计出现了问题:


▲Note7内部拆解图

  关于这个问题,我们需要先了解一个词:电池的能量密度。电池的能量密度是由电池容量/体积得出的数据,反应电池单位体积的电池所储存的电量,毫无疑问,更大的电池能量密度可以带来更好的续航效果(同等条件下)。我们知道,智能手机是一个高集成度的产品,内部空间被称为“寸土寸金”,因此对于体积几乎不会有大幅度变化的手机来说,能够给予电池的空间也不会有太大的变化。

  这里有一个数据:上代Note5,电池容量为3000mAh,而体积几乎没有改变的Note7电池容量则为3500mAh,根据计算,Note5电池能量密度为580Wh/L,而Note7则为691Wh/L。而为了得到更高的能量密度,或许三星选择了将我们上文提到的那层“隔膜”做到尽量薄,以便腾出更大的空间来提高电池容量大幅度提升的能量密度,使得正负极与隔膜之间的空间已经几乎密集到极限或许是电池这方面的新技术还不够完善,使得Note7电池本身具有一定的隐患。

  往前回顾,在15年中旬三星举行的技术电子研讨会上,三星称将于15年底实现700wh/L的能量密度,而第三季度将推出750wh/L,4.40V能量密度的电芯样本;2017年提升电压至4.5V,电池能量密度将会达到780wh/L。根据研发与正式商用的时间差,我们也并不排除此次Note7上那颗691Wh/L的电池或许是三星去年已经研发成功的高能量密度电池,只是在最后商用的阶段在设计方面出现了问题导致现在的情况发生。


▲网传SDI电池出现设计问题

  至于其它原因,比如手机高温、过充等其它因素发生的电池燃烧,这也只是不同的使用状态下导致手机发生燃烧的不同诱因,并且在之前一些其它的报道或猜测中提及的,例如SDI与ATL电池质量不同的原因,以及iFix对Note7进行拆解后,发现国际版采用的是锂电池,而非锂聚合物电池,但这些原因也都随着国行版Note7的几起燃损事件而变得不够具有说服力。

  手机电池未来的发展


▲三星很早试水手机燃料电池

  近年来,智能手机在处理器、屏幕等其它方面的高速发展,使得智能手机在我们平常的生活中所承载的功能越来越多也越来越重要,使得手机对于电池续航方面越发依赖。尽管人们不断寻找例如:氢燃料电池、石墨烯电池等其它材料试图改变现状,但遗憾的是,根据现阶段的科技水平,在未来几年内电池行业也似乎难以有较大程度的突破。因此目前无论是终端还是芯片厂商都在积极提高充电速度来“曲线救国”。

  总结:当三星Note7刚刚发布时,几乎所有的媒体都认为这是这么多年来三星对抗苹果最好的机会,但身陷“爆炸门”的Note7就像一个身患顽疾的武林高手,空有一身好功夫却难以发挥。我们试想一下,近年来三星在手机屏幕、处理器、摄像头等其它方面都可以称得上智能机领域的顶尖水准,但唯独在电池方面由于现阶段技术的原因难以有所突破,因此Note7在电池方面进行技术的改变也并非难以理解。不同于苹果,三星一直都是将新技术直接运用在产品上,只不过可能这一次,走的有些快了。

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