國外工程師團隊拆解Note 7分析爆炸原因:電池設計過于激進
知名獨立硬件工程師團隊“Instrumental”最近對Note 7進行了拆解分析,他們得出的結論是,Note 7電池設計過于激進,導致鋰聚合物電池在正常膨脹后沒有空間伸展,受到擠壓,引起爆炸。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201612/341183.htm以下是拆解報告全文:
今年9月,不斷有網友在社交網站上曬出三星Galaxy Note 7手機爆炸之后的“尸體”。起初,三星認定,是三星子公司SDI生產的鋰聚合物電池出現了問題,并開始召回采用SDI電池的Note 7手機。然而,幾個星期之后,用戶拿到手的新機同樣起火爆炸,三星不得不決定在全球全面召回Note 7手機,并停產這款手機。
發(fā)生這樣的事情是每個電池工程師的噩夢。至于爆炸原因,三星公司內部說法不一,有人說是因為電池生產太趕工,有人說是加工過程中電池層與層之間壓縮太多,還有人認為是絕緣帶定位不良。這些推測都是跟電池有關,最終原因是,三星為了在最小的空間內實現最大的電池容量,在制造參數上急于求進。但是,如果真的只是電池問題,更換電池就能解決問題,那為什么要停產Note 7,把好幾個季度的利潤拱手相讓給競爭對手呢?我們認為,這其中有更多的原因——那就是手機本身的設計有問題。
拆解
我們收了一部Galaxy Note 7,對其進行拆解。為了以防萬一,我們還買了一個滅火器放在身邊。我們的發(fā)現出人意外:Note 7的設計導致正常操作手機的時候電池也會受到擠壓。(注:鋰聚合物電池在充電和放電過程中,鋰離子會移位,電池會膨脹。任何電池工程師都會告訴你,電池周圍應該留有一定的空間,根據經驗,大概是10%。電池使用一段時間后會膨脹變大,占用這些空間。)我們拆解的手機只用了兩個月,電池就已經把電池倉全占滿了:電池的厚度為5.2毫米,電池倉深度也是5.2毫米。
這個問題為什么這么重要?Note 7的鋰聚合物電池就像一個被壓扁的瑞士卷,由鋰鈷氧化物制成的正極層、石墨制成的負極層以及聚合物制成的吸滿電解液的分隔層組成。分隔層讓離子(和電量)在正極層和負極層之間流動,并同時將這這兩層隔開。一旦正極層跟負極層接觸,能量就會直接流入電解液,使之發(fā)熱,這又會引起更多的能量流動以及更嚴重的發(fā)熱,最后結果就是電池發(fā)生爆炸。三星表示,由于激進的制造參數,這些隔離層一開始就可能做得很薄。因此,本身就很薄的聚合物層受到電池正常機械膨脹的擠壓,正極層和負極層就有可能會接觸,引發(fā)電池爆炸。壓迫電池后蓋也會引起類似的擠壓效果,這就是Note 7經常在用戶屁股口袋爆炸的原因。
有趣的是,有證據表明,三星設計師是絞盡了腦汁在安全性和突破極限之間取得平衡。為了獲得最大的電池容量,他們讓電池占滿了電池倉。同時,為了保護電池不被其他內部零部件戳穿,電池倉外圍都是數控加工的——三星是下了血本。
從這張圖可以看出,電池上下左右留出的空間很小,電池倉周圍用鋁合金墻擋著,以防止PCB的粗糙邊緣碰到電池。
突破極限
在拆解過程中,我們的一名成員很納悶,“三星工程師很聰明,但他們?yōu)槭裁匆@樣設計?”答案就是:創(chuàng)新意味著突破極限。對于新創(chuàng)的設計,設計師會用能想到的最好辦法對其進行測試,證明這樣的設計沒有問題。眾所周知,電池測試需要耗費很長的時間(某些測試需要一年的時間!)你需要測試數千個電池樣品,才能獲得有效結果。事實有可能是這樣的:三星的電池制造工藝在整個研發(fā)過程中不斷變化,以致于最新的版本沒有像起初的版本那樣經過嚴格的測試。
如果Note 7沒有召回,我們相信,這些手機幾年后也會被電池的機械膨脹撐爆。減小電池容量,并采用標準制造參數生產,可以解決Note 7爆炸的問題。然而,減小電池容量會縮短手機待機時間,恐怕會導致Note 7競爭不過iPhone 7 Plus。
新產品的設計和檢驗對所有廠商來說都非常具有挑戰(zhàn)性。在本例中,三星有意采取了一種危險的做法,事實也已經證明,這種做法失敗了。三星出售了一款危險產品,導致品牌聲譽遭受嚴重損失。
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