短时间之内发生怎么多异常情况,除嘉兴“第一爆”之外,基本都是电池鼓包导致的,这就很难让人认为是用户不当操作导致的。鼓包事故刚刚出现的时候甚至网络上还有阴谋说法的论调,认为是有人为破坏的因素,但频繁的曝光和事故密集出现,现在不得不怀疑苹果iPhone 8系列本身存在问题。

有媒体以及社交网络上不惜用“爆炸”的字眼对这次苹果电池事故进行描述,实际上这是不准确的。鼓包虽然也是电池故障,但与爆炸或者自燃并不相同,严格意义上说后两者更接近,而鼓包是另外一种现象。

002ednc20171013 003ednc20171013 电池自燃和鼓包的区别

对此电池业内人士向我们详细解释了锂聚合物电池鼓包的原因。一般锂聚合物电池出现鼓包主要是以下几种情况,比如短路、过充放电、水分子超标等集中常见原因,其中短路会导致电池发热烧毁,至少也会有比较严重的情况,但以上这些案例当中并没有见到明显的灼烧痕迹,所以短路的可能性不大。其次是过充放电,这是因为过度充电和放电导致的异常,不过现在电池控制技术已经非常成熟了,而且苹果也不太可能会犯这么低级的错误。

那么最有可能的就是水分子超标导致的电池鼓包,实际上就是电池里面混进了多余的水分,这种现象最符合电池鼓包,但没有自燃的现象。极有可能是电池生产环节出现了问题。

可能是那些原因造成的?

刚才我们提到了,水分子超标很有可能是导致电池鼓包的原因,当电池芯内部由于异常化学反应的发生而产生气体时,密封袋会被充起,电池芯鼓胀。

内部进水?

生产环节出问题:生产过程中,正负极材料切割、涂布、卷绕中都可能混入水分,一旦有混入极有可能是一个批次,根据环节的不同对手机设备影响的广泛程度也不一样。既然在多个地区和国家都出现电池鼓包的问题,而且手机涉及了iPhone 8和iPhone 8 Plus两个款式,所以推断电池代工厂可能有较大的影响或者生产纰漏。

隔膜设计问题导致损坏引起:电池的放电倍率距离你所使用的放电率差别太大而引起的过放导致隔膜层破损产生轻微气体。一些小规模的电池生产商有可能因为生产流程或是工艺不够成熟,而导致在制造过程中的折边未密封好或是粘结不牢。但苹果的供应商不应该犯如此低级的错误,所以这中可能性也不大。

另外,封装不良、人为破坏导致、腐蚀等原因都有可能导致内部水分子增加,但这些应该都不是主要原因。

所以现在的问题主要有两种可能性,要么是苹果供应链(电池供应商)生产出现问题,要么就是电池元件运输过程中出现了问题。

今年苹果供应链有异响,这俩元器件嫌疑最大

那iPhone 8/8Plus的供应链是不是出了什么问题呢?

《韩国经济》报道指出,苹果iPhone 8和8 Plus手机使用的是三星旗下的SDI和LG Chem的电池,有趣的是SDI同时也是之前三星Note 7电池的供货商。而且主要Note 7自燃和爆炸的产品大多数是该公司供应的,尽管是因为三星电池设计导致的故障。但如果这个消息属实,而且真的是电池供应商的问题的话,那么对于SDI来说,真的是雪上加霜了。

iPhone 8/8Plus并没有添加什么新的影响主板布局的元器件,用的技术也跟以往比都升级不大。特别是在电池上。

正常情况下,苹果家的产品采用的都是双供应商策略,任何元器件都会有多家供应商供应。除了今年iPhone X的屏幕除外——因为目前只有三星能够量产出足够多的合格屏幕。但苹果正在积极接洽并派驻技术团队指导新的面板生产厂商,以快速生产出合格的iPhoneX屏幕。

苹果以往的电池供应商非常多,日韩以及大陆与中国台湾地区。不过在就近原则的指导下,基本都以大陆供应商为主,iPhone的电池供应商加起来多达十几家,包括德赛电池、欣旺达、力神电池、ATL、新普科技、三星SDI、村田制作所、LG Chem等等。

近两年基本以德赛电池、欣旺达两家供应商为主,其他家供应商会在Apple Watch、MacBook等其他系列产品以及iPhone的不同批次中出现。不过无论是什么品牌的电池,其核心的电芯用的还是索尼、村田、ATL、三星的。大陆的电芯在性能上还有差距。

苹果选择大陆外的其他家电池供应商的原因,要么是因为大陆电池企业的产品技术暂时还不过关,需要一个缓慢提升期。要么就是出于整体的供应链把控,以元器件订单换企业业务合作。

后一种情况多出现在韩国企业身上。这一次iPhone 8Plus采用三星SDI电池,明显就是这一问题。而且在三星SDI刚刚出过一次严重事故的情况下,还在自己新一代旗舰的首批发货中采用。苹果这明显就是想以电池供应来压制三星,逼迫后者为iPhone X提供稳定的屏幕供应。否则立马撤换三星SDI电池,对三星的营收来说将会是巨大打击。

当然后一种情况,在中国大陆市场一直有很多表现,近两年国行版的iPhone基本用的都是大陆供应链提供的元器件。这次iPhone 8系列国行版,电池供应商基本上可以确认还是国产品牌。毕竟在大陆,要想打通市场渠道,就必须采用大陆供应链。

毕竟现在三星SDI的业绩堪忧,三星SDI曾背靠着三星手机,在锂电池市场长期占据25%的市场份额,独居鳌头多年。但是自从去年Note7爆炸甩锅给SDI之后,使其立马丢掉了手中大半业务。今年以来,虽说三星新品照样采用SDI电池,但三星已经开始加入日本村田制作所的电池,来分担供应链风险。这样一来三星SDI大批量过剩的电池产能该如何处置,如何挽回电池业绩成为一个重点。

所以首批iPhone 8/8Plus很有可能大批量采用三星SDI电池,从而来保证iPhone X的屏幕供应。至于三星SDI电池到底如何?这个要看三星的心情了,三星要逼着苹果当小白鼠用一些新技术,苹果接受的可能性也非常大。

其他元器件供应上,iPhone 8/8Plus相比前代没有什么改动,传言已久的苹果自产电源管理芯片也只用在了Apple Watch 3与AirPods身上。

此次改动最大的要数增加了无线充电功能,同时也因此增改了充电接口设计。因为要增加无线充电线路,iPhone 8/8Plus更换了lightning接口,为其加了新的屏蔽层固定器。这是引发电池发生短路的另一个重点。

还有无线充电模块因为需要良好的固定会占用一定的空间,这对iPhone 8/8Plus的电池来说也是不利因素。但苹果已经将iPhone 8/8Plus的电池调小,还专门在镁合金支架上打了一个大洞来安放无线充电模块。另外无线充电模块也进行了模块固化,任何裸露的铜线都看不见。

所以,iPhone 8/8Plus接连的电池鼓包问题,最有可能出现电池与lightning接口身上。两者都有可能引发如此概率的电池鼓包现象。

如果问题出在lightning接口身上,那这问题就简单了,电池鼓包也就是线路短路引起的。这纯粹是工艺成熟度、组装良率的问题,等新一代iPhone生产稳定,这一问题会越来越少。

索尼ATL三星,几家电池技术的业界口碑是这样的

如果是电池问题,这事……

现在智能手机用的锂电池其实已经很安全了,基本不会产生爆炸事件,跟山寨手机时代动不动就是电池爆炸的情况相比,现在的锂电池最多只会产生鼓包现象。

当然,三星Note7这样骇人听闻的电池爆炸事故,只能说三星手机的设计及后续生产组装工艺出了问题。

现在手机的电池采用的都是锂聚合物结构,除非发生严重的变形短路问题,否则不会发生爆炸。这样的电池就算爆炸,也只是电池裂开内部凝胶状的聚合物电解质流出,并且这些聚合物还会快速凝结,不会“汁液”横飞引发大型火灾事故。

这种锂聚合物电池由国内的ATL率先研发并成功应用,不过ATL创始人都是从日本TDK旗下的新科出来的,公司有一定的日本资本背景,并且在供应链上依赖日本企业。另外,由于中途国内资本退资,ATL已经在2005年被TDK控股。但至少技术是由大陆研发团队掌控,供应链也开始大幅转向大陆厂商。

ATL也是苹果重要的电池供应商,ATL曾在iPhone研发早期,帮助苹果提高了电池的循环使用寿命。去年的三星Note7大陆版,采用的也是ATL的电池。这当然有各地区招商引资地方产业扶持供应链合作的因素在,否则三星肯定会鼎力支持自家产业链。

三星曾在Note7的爆炸调查中,把大量的罪责归为ATL的电池质量问题,由此今年三星的新品都未采用ATL电池。当然,今年以来三星在大陆各地方商会代理商中也不受待见。

ATL最擅长的是电解液聚合物技术,也就是锂聚合物电池的电芯正极,是非常核心的技术。这也是ATL抢先于业界最先研发的技术,也使其名列中高端电芯行列。

最好的锂电池电芯技术要数日本企业,索尼是锂电池技术的开拓者,曾引领移动消费电子市场30年时间,技术实力不用多说。索尼、三洋、松下的锂电池技术在业界有口皆碑,不过2016年11月索尼已经把自己的锂电池业务卖给了村田制作所。而更早的2008年,松下收购了三洋。

ATL、三星SDI、LG Chem属于性价比优秀的电池供应商。有人将ATL归为索尼、松下那样的高端电池品牌,也有人将其归为三星SDI、LG Chem这样级别的中端性价比品牌。这跟ATL复杂的供应链、产品定位有关。

在技术领域,ATL是第一个成功研发镍钴锰聚合物电芯技术的公司。这种电池的正极聚合物为LiNiCoMnO2,由于它含有三种金属离子也被行内称为三元电池。近两年大陆电池产业链重点研发的电池技术是磷酸铁锂电芯 ,这种聚合物电池更加稳定安全,不过过于笨重昂贵,多做为动力电池用于电动汽车、电动车这类设备。

三星SDI则长期靠着三星系公司业务霸占市场份额,过去三星产品的锂电池几乎全部来自SDI,除了大陆市场因为渠道的原因,大批量选择了大陆元器件供应商。

三星SDI的技术发展规划也饱受行业诟病,2015年智能手机已经彻底抛弃可更换电池设计,业界主流已经抛弃背后方形电池技术时,只有三星SDI一家还不紧不慢坚持方形电池技术。三星SDI对市场未来的变化不够敏感,一直背靠三星体系走跟随战略。

而同样出身与韩国的LG Chem,则早早的研发下一代的PEO电解质技术、阶梯式电池技术,并与多家车企合作供应电动汽车用的动力电池。

但三星SDI电池的生产规模要远远高于其他电池企业。

锂聚合物电池技术详解,这里容易出现iPhone电池门

从锂聚合物电池构造上来看,用作电池正极的导电聚合物、提供电池化学反应场所的聚合物电解质、锂碳复合材料制作的负极基板,以及相配套的绝缘隔膜技术外包装技术等等,这些都是严重影响电池性能质量的构造。

当下的电池技术提高的重点,就在于其中的导电聚合物正负极材料、聚合物电解质身上。当然正负极接口的绝缘陶瓷、绝缘隔膜也非常重要,但这两者更多影响电池的充放电性能、循环使用寿命上。

聚合物电解质分为胶态、干态两种,干态的安全性最好电池性能寿命也有保证,但是干态技术目前不成熟。现在手机中的锂电池用的都是PVA胶态电解质,PVA聚合物材料混合其他离子液体,让LiNiCoMnO2或者其他电池基体呈凝胶状态分布在聚合物中。

对于导电聚合物电解质来说,其胶体性能越稳定、分子键的链式越细密电池的性能就越好,前者影响电池寿命,后者影响电池容量。两者达到最优的配置,那么充放电的效率就更高,重复使用的次数就越多。胶体稳定性好,反应后的锂合物才不会沉积;胶体内部的分子键的链式越细密,与锂离子的接触就更充分,电池内部的化学反应就更充分更稳定。

但胶体的稳定性与内部的分子键的链式密度到一定程度是成反比的,想让电池能量密度高,电池寿命就低,这就是问题的难点所在。

同时也与聚合物电解质胶体的强度有关,聚合物电解质胶体的强度越好,单片电池基体就可以做得越薄,从而大幅提高电池的能量密度。

近一段时间,传出的一些研究机构用类似沥青的导电聚合物制造新型电池,大幅提高电池能量密度。新闻中将这种导电聚合物比作沥青,就是因为沥青的胶体混合均匀度稳定度、分子键链式的复杂度是最优秀。毕竟沥青是经历过几十万年的沉淀生成的,工厂流水线的混合工艺不可同日而语,但沥青不可能直接用来做锂电池的胶体,毕竟沥青不会那么巧整合已经混合了锂电池的电解质。

同样的现在智能手机中通用的锂聚合物电池,基本都用的是导电聚合物来作为正极材料——毕竟导电聚合物相比金属会更加轻便。导电聚合物的导电性能也是提高电池性能的一大重点。

从生产流程上来看,正极导电聚合物、聚合物电解质的烘干除水,聚合物电解质胶体的生产成型工艺,正负极引脚加工装配,绝缘隔膜的装配等这几个主要工序,会直接影响出厂电池的质量。

其中,正极导电聚合物、聚合物电解质的烘干除水,聚合物电解质胶体的生产成型工艺,这两个重要的工艺环节,是最容易引发电池的质量问题。而如果正极导电聚合物、聚合物电解质的烘干除水这一生产环节不过关,就会引发电池存储过程中气胀、起包的现象。也就是现在iPhone 8Plus出现的问题。

所以,说这次iPhone 8Plus电池鼓包门,是电池质量问题引起的也是有据可依,并且很有可能是电池在生产中这个聚合物烘干环节出了问题。而那个iPhone 8首爆案则更像是电源系统严重短路造成的。

另外,每年电池厂商的导电聚合物技术都会进行更新,电解质聚合物技术升级的同时,电解质胶体周围的导电聚合物、绝缘隔膜也要配套升级材质工艺。毕竟新的聚合物电解质极有可能会与旧的材料相斥。但这一配套过程需要大规模的实验生产验证。在这过程中,谁先用谁就是小白鼠,出现较高概率的质量问题也属正常。

去年三星Note7的爆炸问题,按照三星三星官方公布的调查结果:一部分来自于组装不过关,一部分原因则是急于突破技术瓶颈,采用新的电池技术,导致内部负极材料受挤压容易变形短路。

这一调查结果看起来,就是三星采用了新的聚合物电解质技术,并在进一步薄化电极材料来提高能量密度的过程中,未能预见长期存放运输震动后,造成材质的劣化,从而出现了严重的质量问题。

当然三星当时的口径是ATL提供的电池技术不过关,造成的严重质量问题。今年三星就彻底把ATL抛弃,于是国内渠道今年基本不在上线三星产品。接下来随着韩国局势趋于稳定,三星这个韩国外国部,当然会与中国市场重修旧好。到时候该如何重启ATL产品?这是一个问题。

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