誰引爆了你的手機(jī)

馬迪

驚艷的曲面屏、先進(jìn)的虹膜識(shí)別、新一代手寫筆、雙面玻璃機(jī)身……從2016年8月2日發(fā)布Note7，到10月11日宣布永久停產(chǎn)，三星經(jīng)歷了從天堂到地獄的70天。原本意欲狙擊蘋果、搶占市場(chǎng)的新一代“機(jī)皇”，竟變成了三星為自己埋下的一顆“不定時(shí)炸彈”—在8月24日發(fā)生“首炸”之后，隨后數(shù)十起類似事故接連不斷，最終不得不全球召回、永久停產(chǎn)。

這是智能手機(jī)行業(yè)有史以來最大規(guī)模的召回事件之一，涉及數(shù)量超過250萬臺(tái)。三星還沒有公布導(dǎo)致事故發(fā)生的具體原因，但指出了明確的方向，那就是這款手機(jī)使用的鋰電池。

每隔一段時(shí)間就會(huì)出現(xiàn)有關(guān)智能手機(jī)或者筆記本電腦爆炸的報(bào)道，甚至最先進(jìn)的電動(dòng)汽車特斯拉也難逃厄運(yùn)。雖然媒體常用“爆炸”二字，但嚴(yán)格來講我們應(yīng)該稱之為“過熱自燃”。要理解鋰離子電池為什么頻頻引發(fā)事故，需要對(duì)它們的運(yùn)作方式有個(gè)大概的了解。

鋰是所有金屬中最輕的一種，這意味著它可以在最小的空間內(nèi)存儲(chǔ)最多的電量，以能量密度（每千克電池所能存儲(chǔ)的電量）來衡量，鋰電池的能量密度一般在150至250之間，而鎳氫電池僅為100。但鋰也是最活潑金屬之一，容易與其它元素結(jié)合，純鋰的活性極高，甚至?xí)诳諝庵凶匀?，因此多?shù)電池都使用更加安全的鈷酸鋰。

小型、商用化的鋰電池，是日本索尼公司在1991年首先推出的，如今被普遍用于筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)以及智能手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品。普通的鋰電池電芯，由正負(fù)極材料、電解液、隔膜層組成。負(fù)極材料是石墨，正極材料為鈷酸鋰、錳酸鋰等鋰分子的材料，兩個(gè)電極之間是電解液，通常是一種液態(tài)有機(jī)溶劑，使得電子可以在其中流動(dòng)。充電時(shí)，外來的電場(chǎng)把正極材料里面鋰分子激活，趕到負(fù)極存儲(chǔ)在石墨碳結(jié)構(gòu)的空隙里；放電時(shí)，把負(fù)極里面的鋰離子趕到正極，鋰離子又變成了原有正極材料里的鋰分子。如此循環(huán)往復(fù)。

學(xué)過初中物理的人都知道，正負(fù)極是不能直接接觸的，直接相接那就是短路。鋰電池中設(shè)有分隔正負(fù)極的隔膜層，隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性。

安全隱患就在這個(gè)隔膜上。一旦高壓、過熱，隔膜很容易被穿破，導(dǎo)致正負(fù)極接觸，造成內(nèi)部短路。中國(guó)國(guó)家質(zhì)檢總局要求三星召回部分Note7手機(jī)時(shí)曾提及，這批手機(jī)的電池在陽極與陰極隔離膜局部變薄，并且絕緣膠帶未完全覆蓋極板涂層的情況下，出現(xiàn)短路現(xiàn)象，導(dǎo)致電池異常發(fā)熱，極端情況下可能發(fā)生燃燒。也有媒體報(bào)道說，三星為了提升電池的能量密度、延長(zhǎng)續(xù)航能力，采用了更薄的隔膜材料，所以才會(huì)事故頻出。

路透社對(duì)此的評(píng)價(jià)是：三星停產(chǎn)Note7事件突顯了鋰電池的安全極限。過去10年里，智能手機(jī)的電池，每隔一段時(shí)間就會(huì)爆炸一回，每個(gè)品牌都不能幸免，這次只是一次集中爆發(fā)。

智能手機(jī)經(jīng)過10余年的更新?lián)Q代，各方面突飛猛進(jìn)之余，唯獨(dú)電池技術(shù)沒有取得革命性的突破。于是，手機(jī)行業(yè)的“軍備競(jìng)賽”之一，就是比拼誰家的電池容量更大、充電更快。而這兩個(gè)方向的解決方式，都是在險(xiǎn)中求勝。

第一，擴(kuò)大電池的物理容量，但由于沒有突破性技術(shù)，各家對(duì)此步調(diào)不一。比起iPhone6s plus，iPhone7 plus的電池容量只增加了150mAh，達(dá)到2900mAh；而Note 7的電量則達(dá)到了3500mAh，比起上代機(jī)型提高500mAh，三星顯然更激進(jìn)一些。第二種方式，在充電上做文章，從2014年開始，各廠商就不斷地推出快充技術(shù)，比較具有代表性的技術(shù)有高通的Quick Charge2.0、聯(lián)發(fā)科的Pump Express。大家耳熟能詳?shù)摹俺潆?分鐘，通話2小時(shí)”就是主打快充技術(shù)作為賣點(diǎn)。

可以說，正是這種不斷挑戰(zhàn)鋰電池極限的競(jìng)爭(zhēng)，為事故埋下了禍根。

未來的手機(jī)電池究竟會(huì)走向何方？

手機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)是除了空氣、水、食物之外，人類最離不開的東西。我們需要的手機(jī)電池是：容量要大、體積要小、重量要輕、壽命要長(zhǎng)、成本要低、產(chǎn)量要大，還要穩(wěn)定可靠、對(duì)環(huán)境友好……除了鋰電池，還真沒有哪種新型電池能同時(shí)滿足如此多的條件。

大多數(shù)的研究人員都相信，想要使得能源存儲(chǔ)得到實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，必須要采用一種全新的化學(xué)和物理的形式。泡沫電池、流體電池、固態(tài)電池、石墨稀電池、燃料電池……目前這方面的創(chuàng)新嘗試，沒有一個(gè)能夠脫穎而出。美國(guó)能源部替代能源高級(jí)研究計(jì)劃，支持了超過75個(gè)能量存儲(chǔ)方面的研究項(xiàng)目，到現(xiàn)在也沒有做到。

目前比較靠譜的技術(shù)突破方向，仍然是基于目前的鋰電池技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。世界三大電池制造商三星、LG以及松下公司也都是這個(gè)思路。鋰電池還會(huì)繼續(xù)在手機(jī)電池界扮演主角。但至少，經(jīng)過此次Note7的危機(jī)，未來電池引發(fā)的危險(xiǎn)事件有望大大減少。三星給整個(gè)業(yè)界敲響了警鐘—畢竟，除了比性能，也要比比“誰能不犯錯(cuò)”。