问题

如何看待网上曝出的三星Note7(电池)爆炸的问题?

回答
关于三星 Note 7 电池爆炸事件,这是一个非常复杂且备受关注的问题,它不仅对三星品牌造成了巨大打击,也引发了消费者对电池安全和产品质量的深刻反思。下面我将从几个方面详细讲述这个问题:

1. 事件的发生与初步报告(2016年8月9月)

上市即爆炸: 三星 Note 7 于2016年8月19日在全球范围内发布,作为三星年度旗舰手机,备受期待。然而,在上市后不久,全球各地就开始陆续出现用户报告手机电池爆炸的事件。
初步调查与召回: 最初,三星并未立即承认是普遍性问题,但随着报告数量的增加,特别是来自韩国和美国的严重事故,三星不得不展开内部调查。在初步调查后,三星于2016年9月2日宣布在全球范围内召回约250万部已售出的 Note 7 手机,原因是部分电池存在缺陷,有起火和爆炸的风险。
更换批次的新闻与疑虑: 三星曾试图通过更换带有新电池的新手机来解决问题。然而,不幸的是,在更换后的手机中,依然发生了多起爆炸事件,这使得问题变得更加严峻,也加剧了公众的疑虑和担忧。

2. 爆炸原因的深入调查与分析

经过三星公司内部以及外部独立机构(如UL、Exponent等)的详细调查,爆炸的主要原因被确定为电池设计和制造过程中的缺陷。具体来说:

电池设计问题:
高能量密度电池的挤压: 为了实现更薄的机身和更大的电池容量,三星在该款手机上使用了高能量密度的锂离子电池。在有限的空间内,电池的正负极材料被高度压缩,使得两者之间的隔膜厚度减小。
隔膜缺陷与内部短路: 问题症结在于,电池制造商(主要是三星SDI)生产的电池,其内部的隔膜存在制造缺陷,例如边缘的毛刺或者包裹不均匀。这些缺陷导致了正负极材料在某些区域过于接近,甚至可能发生轻微的接触。
充电过程中的压力: 当手机充电时,电池会发生化学反应并产生热量。如果正负极之间存在微小的接触点,随着充电过程的进行,这些接触点可能会导致局部过热,引发热失控。
设计上的激进: 为了追求更强的性能和更长的续航,Note 7 的电池设计可以说非常“激进”,在有限的物理空间内塞入了尽可能多的能量,而对安全冗余的考虑可能不足。

制造工艺问题:
正极片与负极片卷绕精度不足: 在电池生产过程中,正极片和负极片需要精密地卷绕在一起,并由隔膜隔开。三星SDI生产的电池中,在卷绕过程中可能存在精度不足的问题,导致正负极材料之间的间距不均,甚至出现轻微的挤压。
隔膜的物理缺陷: 上述提到的隔膜缺陷,如毛刺或不均匀,是制造过程中直接造成的物理问题。

软件或充电策略的配合问题(相对次要): 虽然主要原因是电池本身,但也有一些分析认为,手机的充电策略或软件算法在某些极端情况下,可能未能及时发现并控制电池的异常发热。但主流观点认为,这更多的是一个诱因,根本原因还是出在电池本身。

3. 事件的严重后果与三星的回应

全球范围内的停售与召回: 爆炸事件导致三星在全球范围内无限期停售了 Note 7,并进行了大规模的召回。这不仅带来了巨大的经济损失,也严重损害了三星的品牌声誉。
航空公司禁令: 由于存在极高的安全隐患,全球多家航空公司禁止乘客在飞机上携带或使用三星 Note 7 手机,甚至禁止托运。这史无前例的禁令进一步凸显了问题的严重性。
品牌信任危机: 三星作为全球知名的科技公司,此次事件对其品牌形象造成了巨大的冲击。消费者对三星产品的质量和安全性产生了严重的怀疑。
三星的应对措施:
公开道歉和赔偿: 三星高层多次公开道歉,并为受损用户提供退款、更换其他型号手机以及额外的经济补偿。
严格的电池安全检查: 为了重建消费者信任,三星进行了全面的内部流程审查,并加强了对电池供应商的质量控制和检测标准。所有后续出货的产品,尤其是电池,都经历了更严格的测试。
技术改进与“安全”形象重塑: 三星在后续的旗舰产品(如Galaxy S8、Note 8等)上,特别强调了电池的安全性和多重防护机制,试图以此来挽回失去的信任。

4. 对行业和消费者的启示

电池安全的重要性被提升到前所未有的高度: 此事件成为电池安全的一个活生生的案例,让整个行业都认识到,在追求更薄、更轻、更强大性能的同时,绝对不能忽视电池的安全性。
供应链管理和质量控制的挑战: 三星的事件也暴露出,即使是像三星这样的大型企业,在管理复杂的全球供应链和确保零部件质量方面也面临巨大挑战。对供应商的严格审查和持续的质量监控至关重要。
消费者权益的保障: 对于消费者而言,此次事件提醒大家要关注产品安全,一旦发现产品存在明显缺陷,应积极寻求退换货或赔偿。
对技术激进的审慎态度: 在追求技术创新和性能突破时,企业需要保持审慎的态度,充分预估潜在风险,并在安全性和性能之间找到平衡点。

总结:

三星 Note 7 电池爆炸事件是一场由电池设计和制造缺陷引发的重大产品安全危机。它暴露了在追求极限性能和创新设计时,企业可能忽视了最基本的产品安全底线。三星为此付出了沉重的代价,但也从中吸取了深刻的教训,并采取了积极的措施来改进流程和重塑品牌信任。此事件对整个电子产品行业以及消费者都产生了深远的影响,警示着所有参与者必须将产品安全置于首位。

网友意见

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从看到的资料来看,Note 7的容量是3500 mAh,工作电压是3.85,最高充电电压是4.4。从这几个参数来看,其正极使用的应该是高压钴酸锂。我原本以为对于手机等消费电子产品所使用的小电池,经过这么多年的发展和生产工艺的提高,安全应该是没有问题的了。每一个手机的主板都有电池管理芯片,而且电池内部也都有保护电路,应该能够彻底避免电池的过充过放,出现起火燃烧的风险并不高。Note 7出了这么大的问题,大大出乎我的意料。先来看看Note 7公布的有哪些特点:

1. 3500mAh大电池

2. 快速充电,9V充电器

3. 防尘防水-IP68,比iPhone高

4. 无线充电




报道的电池起火事故大多发生在充电过程中,我推断Note 7电池出问题的主要原因应该是在热管理这一块。首先Note 7搭载的电池容量较高,而且具备快充供能,充电过程中的电流比较大。由于内阻的原因会产生很多热。而且更重要的,快充时,充电电流越大,电池极化严重,充电效率低,会生成更多的热。所以在Note 7处于快充状态的时候,会产生很多热量。当产生的热量使得电池的温度升得过高,保护石墨负极的SEI层遭到破坏,暴露出的新的石墨负极层与电解液发生新的副反应,产生更多的热,并伴随气体的产生。产生的热又进一步推高电池温度,使得有机电解液蒸发,导致电池鼓包漏气。漏出的气体是可燃的,接触空气后,如果温度达到燃点,电池就可能起火燃烧。值得一提的是,对于钴酸锂材料,当电池温度升高到180°C,正极材料会分解产生O2,也会导致电解液起火。另外,如果电池的温度高到使隔膜融化,使得正负极接触了,那就会出现短路。此时,电池储存的能量迅速释放,短时间内产生大量的热,迅速蒸发电解液,导致电池迅速膨胀漏气,并起火燃烧。以上这一过程,有个专门的术语叫“thermal runaway”。

当然电池无论是在慢充还是快充的时候,都会发热,而且市面上具备快充功能的手机很多,快充本身应该是一个比较成熟的技术。我自己用的魅族 Pro 6的充电电压(12 V)比Note 7更高。在充电功率更高的情况下(24W VS 18 W),Pro 6并没有出现起火燃烧的报道。这是因为如果散热足够快,能够将产生的热及时地散开,也不会导致温度升高到失控的程度。以Pro 6为例,其并不防水防尘,对密封的要求不高,存在的空隙有助于散热,此外Pro 6的后盖用的是金属机身,具有良好的导热性能,所以在快充的时候,产生的热量能够比较顺利地被传导出去。虽然电池温度有升高,但是并没有到失控的程度。反观Note 7,它一方面防水防尘,这就要求Note 7具有较好的密封性。密封好了,散热能力肯定是要受到影响的。但是我觉得更重要的是,三星在选用大电池,快充的时候还搭配了无线充电功能。因为选用了无线充电功能就必然不能选择金属背盖,而选择了玻璃背盖。玻璃的导热性要远远低于金属,这就进一步恶化了电池在充电过程中的散热。

最后总结一下,三星一方面搭载了具备快充功能的大电池,导致在充电过程中会产生更多的热;而另一方面又给手机配置了防水防尘和无线充电的功能,严重恶化了手机的散热功能。两面夹攻,也难怪Note 7在充电过程中,电池失控的频率有点太高了(据报道故障率约为0.1%)【1】。虽然说大电池,快充,防水防尘,无线充电都是酷炫的功能,但是把这些功能都凑在一起,可能不是什么好事。



补充:手机快充时的温度增加为:

△t=(6480+1275)J/90g/1.68J/g*℃=51℃

计算如下:

铜的比热容是0.39J/g*℃

铝的比热容是0.88J/g*℃

尼龙的比热容1.68J/g*℃

手机快充时的发热主要来自电源管理芯片与电池保护板,主板到电池的电流为4.5A,快充时间30min,保护板阻值35mΩ,产生热量1275J

电源管理芯片的快充时能量损耗在18%(来自高通QC3.0)20W的充电器,快充时间30min,产生热量6480J

电池与主板以及其他部件按90g来计算(电池质量约60g),比热容按最大的尼龙来计算。

△t=(6480+1275)J/90g/1.68J/g*℃=51℃

环境温度为理想的25℃,若手机不考虑散热,30分钟快充时间,电池温度将达到76℃!实际上,充电时产生的热不可能均匀地分布到整个手机上,某些局部的温度会更高。由此可见快充手机的散热多么的重要!


注:本人跟魅族没有任何利益关系,以pro 6为例,仅仅是因为使用过这款支持快充的手机。


【1】en.wikipedia.org/wiki/S

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