誰引爆了你的手機

馬迪

驚艷的曲面屏、先進的虹膜識別、新一代手寫筆、雙面玻璃機身……從2016年8月2日發布Note7，到10月11日宣布永久停產，三星經歷了從天堂到地獄的70天。原本意欲狙擊蘋果、搶占市場的新一代“機皇”，竟變成了三星為自己埋下的一顆“不定時炸彈”—在8月24日發生“首炸”之后，隨后數十起類似事故接連不斷，最終不得不全球召回、永久停產。

這是智能手機行業有史以來最大規模的召回事件之一，涉及數量超過250萬臺。三星還沒有公布導致事故發生的具體原因，但指出了明確的方向，那就是這款手機使用的鋰電池。

每隔一段時間就會出現有關智能手機或者筆記本電腦爆炸的報道，甚至最先進的電動汽車特斯拉也難逃厄運。雖然媒體常用“爆炸”二字，但嚴格來講我們應該稱之為“過熱自燃”。要理解鋰離子電池為什么頻頻引發事故，需要對它們的運作方式有個大概的了解。

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存儲最多的電量，以能量密度（每千克電池所能存儲的電量）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，容易與其它元素結合，純鋰的活性極高，甚至會在空氣中自燃，因此多數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、數碼相機以及智能手機等數碼產品。普通的鋰電池電芯，由正負極材料、電解液、隔膜層組成。負極材料是石墨，正極材料為鈷酸鋰、錳酸鋰等鋰分子的材料，兩個電極之間是電解液，通常是一種液態有機溶劑，使得電子可以在其中流動。充電時，外來的電場把正極材料里面鋰分子激活，趕到負極存儲在石墨碳結構的空隙里；放電時，把負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。如此循環往復。

學過初中物理的人都知道，正負極是不能直接接觸的，直接相接那就是短路。鋰電池中設有分隔正負極的隔膜層，隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環以及安全性。

安全隱患就在這個隔膜上。一旦高壓、過熱，隔膜很容易被穿破，導致正負極接觸，造成內部短路。中國國家質檢總局要求三星召回部分Note7手機時曾提及，這批手機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，出現短路現象，導致電池異常發熱，極端情況下可能發生燃燒。也有媒體報道說，三星為了提升電池的能量密度、延長續航能力，采用了更薄的隔膜材料，所以才會事故頻出。

路透社對此的評價是：三星停產Note7事件突顯了鋰電池的安全極限。過去10年里，智能手機的電池，每隔一段時間就會爆炸一回，每個品牌都不能幸免，這次只是一次集中爆發。

智能手機經過10余年的更新換代，各方面突飛猛進之余，唯獨電池技術沒有取得革命性的突破。于是，手機行業的“軍備競賽”之一，就是比拼誰家的電池容量更大、充電更快。而這兩個方向的解決方式，都是在險中求勝。

第一，擴大電池的物理容量，但由于沒有突破性技術，各家對此步調不一。比起iPhone6s plus，iPhone7 plus的電池容量只增加了150mAh，達到2900mAh；而Note 7的電量則達到了3500mAh，比起上代機型提高500mAh，三星顯然更激進一些。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，比較具有代表性的技術有高通的Quick Charge2.0、聯發科的Pump Express。大家耳熟能詳的“充電5分鐘，通話2小時”就是主打快充技術作為賣點。

可以說，正是這種不斷挑戰鋰電池極限的競爭，為事故埋下了禍根。

未來的手機電池究竟會走向何方？

手機現在已經是除了空氣、水、食物之外，人類最離不開的東西。我們需要的手機電池是：容量要大、體積要小、重量要輕、壽命要長、成本要低、產量要大，還要穩定可靠、對環境友好……除了鋰電池，還真沒有哪種新型電池能同時滿足如此多的條件。

大多數的研究人員都相信，想要使得能源存儲得到實質性的進展，必須要采用一種全新的化學和物理的形式。泡沫電池、流體電池、固態電池、石墨稀電池、燃料電池……目前這方面的創新嘗試，沒有一個能夠脫穎而出。美國能源部替代能源高級研究計劃，支持了超過75個能量存儲方面的研究項目，到現在也沒有做到。

目前比較靠譜的技術突破方向，仍然是基于目前的鋰電池技術進行改進。世界三大電池制造商三星、LG以及松下公司也都是這個思路。鋰電池還會繼續在手機電池界扮演主角。但至少，經過此次Note7的危機，未來電池引發的危險事件有望大大減少。三星給整個業界敲響了警鐘—畢竟，除了比性能，也要比比“誰能不犯錯”。