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iPhone 7 也爆炸了?它们正在清除这颗定时炸弹

来源:深蓝DeeperBlue        发布时间:2016-10-02 13:47

本文转载自:深蓝 Deeper Blue(微信 ID:deeperbluetech) 。听说科技圈里创业的,投资圈里看科技的,都会关注。

面对一群丧尸,与其拳打脚踢,不如扔去 Note 7。噢,还有 iPhone 7。

为什么这些手机的锂电池这么不安全?有没有什么解决方案?

阅读本文,你将看到:

让锂电池不爆炸的终极解决方案——固态电池是什么?

这种电池离我们还有多远?

深蓝还为您梳理了固态电池的产业现状,盘点了四家固态电池公司。固态电池终将成为主流电池,这些公司正在路上。

三星不哭,苹果也爆炸了。

美国科技博客 BoyGeniusReport 的一篇文章今天凌晨晒出,一部苹果新 iPhone7 似乎也发生了爆炸。昵称为 @kroopthesnoop 的网友在 Reddit 论坛贴出的一张照片,他的黑色 iPhone7 破损严重,屏幕开裂,边框有明显烧焦的痕迹。

苹果的股价周四开盘应声下跌。

此前,三星 Note 7 手机在全球已造成近 40 起爆炸事故。就在 9 月 26 日下午,又一部国行的 Note 7 发生爆炸,这是在中国 Note 7 的第四起爆炸事故了。

美国佛罗里达州用户那桑·多纳切(Nathan Dornacher)使用的三星 Note 7 爆炸,他之前在车内给Note7充电。车的方向盘、仪表盘等已经面目全非。
 

2016 年 9 月 2 日下午,三星电子在韩国召开新闻发布会,移动部门总裁高东真对三星 Note 7 电池爆炸事件进行了公开道歉,宣布因电池缺陷问题,三星将停售 Note 7 手机,并召回 250 万部 Note 7。

三星公司可能就此 “连续爆炸门” 损失近 50 亿美金——作为贡献韩国 GDP 超过五分之一的三星,这一次可真是惊动了国本

六天之后,美国联邦航空管理局(FAA)发表声明,强烈建议乘客 “在飞机内关闭 Note7 电源,不要使用或进行充电。接着,美国消费品安全委员会(CPSC)又正式呼吁 “请消费者停止使用 Note 7 并关闭电源”。 多米诺骨牌效应开始,多国航空部门连续发出警示,提醒乘客停止使用 Note 7,这里面也包括中国民航。

网民把 Note 7 装扮成 “恐怖分子”,说 Note7 才是 “真正的炸弹”。
 

据三星自己说,Note 7 是手机锂离子电池的电池芯出了问题。因为制造工艺失误,电池的阴极和阳极相接触,导致电池芯过热从而引发爆炸。

爆炸一次不可怕,连续爆炸才可怕。这不由得让人想起同样由于电池、连续起火的特斯拉。

2015 年年末,特斯拉还忙着统计去年全球交付总量达到 50,580 辆的傲人成绩的时候, 1 月 1 日挪威一辆 Model S 充电时突然起火——所幸车内无人。

由于特斯拉使用的动力电池是三元锂电池,而三元锂电池燃烧时不能直接用水或者二氧化碳扑灭,专用的铜粉水造价太高又不常见,所以当时的挪威消防队员只能用泡沫控制周边火势,直到这辆 Model S 完全烧毁。

Model S 被烧毁画面。
 

传统锂电池的安全性始终是一柄达摩克利斯之剑,悬在人们的心头。为什么锂电池容易爆炸?我们先看一下锂电池的解剖图:

普通的锂离子电池由正极、负极、电解质、隔膜组成。锂离子在正负极之间来回“奔跑”,完成充放电的过程。有了电解质,锂离子才能 “奔跑”。正负极之间用陶瓷或者其他聚合物制成的隔膜隔开,电池的正负极因此避免了直接接触。

安全隐患就在这个隔膜上。一旦高压、过热,隔膜很容易被穿破,导致正负极接触,造成内部短路。据《科技日报》报道,三星为了提升电池的能量密度、延长续航能力,采用了更薄的隔膜材料,所以才会事故频出。

想想看,一辆特斯拉需要使用 7000 多节 18650 型号锂电池,只要其中一节出了问题……

7000 多节锂电池节电池在特斯拉底盘紧密排布。

只有一个改变才可以彻底解决问题——把液体的电解质换成固体的。

固态电解质能让电池正负极永不接触。即使发生过热情况,固态电解质只是熔化成绝缘体,温度下降后又能恢复成固体,不会分解出气体和多余的热量。

如果一个锂电池,换成固态电解质,它就叫做 “固态电池”。

人类在固态电池上探索的道路至今已经有六十多年。最先生产出来的固态电池,不是那种厚厚的、或者圆圆的,而是像一层薄膜一样。

第一个报道产出固态电池的是日本人。1982 年,日本 Hitachi 公司首先声明自己产出了厚度小于 10 μm 的固态电池,是一层薄膜。但这块电池的功率太低,无法驱动任何电子设备。

薄膜电池现在有更成熟的产品了。 2008 年,美国的 Infinite Power Solutions (IPS)公司推出了一种全固态薄膜电池。它只有一个指甲盖大小、两张纸厚,15 分钟就能充到 90% 的电量,可充放电 10 万次,使用至少 15 年。由于是全固态,这种薄膜电池可以随意弯折,在 -40℃ 到 85℃ 温度范围、甚至水下一千多米都能安全使用。

2015 年, Infinite Power Solutions 公司被苹果收购,开始研究用于可穿戴设备上的固态电池。可以想象,如果苹果手表用上固态电池,就能解决续航时间以及体积问题了。

这种薄膜形状的固态电池,在微型电子器件市场上应用广泛。世界范围内,有十几家公司拥有薄膜电池的专利,除了上面提到的两家,还有法国 Bellcore、美国 Cymbet、台湾辉能科技、俄罗斯的 GS Nanotech 等。

俄罗斯公司 GS Nanotech 生产的柔性薄膜锂离子电池。

但薄膜电池生产成本实在太高。它需要利用一种叫做气相沉积的技术,所用设备动辄上百万。如果将薄膜电池用到手机上,一台苹果能卖到 100 多万。

另外,因为电极是薄膜,薄膜电池能储存的能量很少,别说电动车了,手机需要的电力都供不上。

更多人把目光投向了大容量的非薄膜型固态电池但非薄膜型的电池,目前技术还不是很靠谱。

瓶颈主要有两个:一是固态电解质离子电导率太低,也就是锂离子在固态中“奔跑”得慢,而电池是靠锂离子在正负极间奔跑来实现充放电的,所以这意味着电池充放电慢。二是固电解质和电极接触得没有液态和电极接触好,导致界面电阻太高,这会显著降低电池性能。

在非薄膜型的电池里面,有三种材料可作为电解质:聚合物,硫化物,氧化物。有不少公司说自己在做以聚合物为电解质的电池,但他们做的其实不是聚合物固态电池,而是凝胶电解质,如 Sony 和三星。凝胶的状态介于固态和液态之间,其实根本没有解决安全性的问题,凝胶电池的能量密度也难以提高。所以三星后来索性放弃了凝胶电解质。

其它绝大部分厂商,包括中国新能源科技(ATL),只是在隔膜上涂一层聚合物将隔膜与正负极粘接在一起。话说,ATL 是全球最大的聚合物电池供应商,为三星、苹果、华为、OPPO 等企业供货。

责任编辑:lhj2001
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