|
iPhone8连环爆裂，揭示了在用户快速膨胀的应用欲望和基础科技大停滞之间，企业的无奈选择。
文 | AI财经社 周路平 编辑 | 赵艳秋 继去年三星手机电池爆炸门之后，苹果这次也在电池上栽了跟头。 从9月28日起，iPhone8在全球接连被爆出电池出现问题。与三星Note7电池爆炸不同的是，这次iPhone8的电池出现不明原因的膨胀，导致手机屏幕与主板裂开，并未直接爆炸。到目前为止，全球范围内已经至少发生了8起类似事故。 苹果发言人也正式宣布，对iPhone8的电池问题展开调查。 9月28日，iPhone8电芯主要供应商之一——三星SDI的股票一开盘，就暴跌5%。 电池膨胀是因苹果改良了它？ 与苹果共用一家电池供应商的手机厂商告诉AI财经社，目前，苹果的电池供应商已收到禁令，不准对外透露任何相关信息，包括他们在中国的手机客户。
截至10月10号，iPhone 8 已发生至少8起爆裂事故。图片来源于网络 AI财经社独家采访到国内某知名手机品牌的电池设计专家凌云。他表示，按照一款手机电池的生产流程，通常先由手机厂商与电池供应商共同按照手机要求，来设计制定电池的尺寸，然后交给电池供应商试产，再量产封装。而每一块电池从生产到最终随手机出厂，需要经过3次以上的测试——电池的电芯本身要测试一遍，带上保护板再测试一遍，组装之后再测试一遍。 凌云透露，他们研发一款新机型，光测试用掉的手机就多达1万多台，很多试验需要多部手机在不同条件下进行测试。 即便手机厂商事前都会做如此严苛的测试和品控，苹果这一次依然没能规避风险。“我认为苹果在追求高能量密度电池，我怀疑它在电池负极上用了硅。”沈左松对AI财经社分析说。他之前的身份是新材料公司新衡的技术负责人和美国锂电池企业A123的研发人员，在电池领域浸淫了十几年时间。 通常情况下，手机锂电池的材料正极为钴酸锂，负极为石墨。但当前以石墨为原材料的锂电池，很难再去提高能量密度。为此，业界在探索加入新材料。其中一个尝试，是加入硅材料。 在同样单位下，硅负极的能量密度是石墨负极的10倍，但硅材料存在一个问题——硅与石墨中的碳结合之后，会造成比较严重的膨胀，从而导致手机爆裂。 目前，特斯拉汽车的电池也会掺杂一定量的硅。但硅碳容易体积膨胀的问题一直没法解决。 沈左松从iPhone4开始，到现在一直使用的是苹果手机。他发现，iPhone高耗能软件越来越多。特别是最新的iOS11，根据Wandera公司对5万台苹果设备的调查，在不间断使用的情况下，iOS11设备的平均续航仅为159分钟，而iOS10达到了240分钟。这给苹果带来的压力越来越大。 “苹果电池膨胀的问题，应该是在这一状况下，追求电池更高能量密度的结果。”沈左松说。实际上，在乔布斯时代，苹果就已经投资各种电池新技术，来试图解决这个日益凸显的矛盾。 而凌云透露，硅碳这个材料在手机行业很早就有预研，不过确实因为膨胀问题一直迟迟不能大批量使用。iPhone在之前并没有使用硅碳的先例，目前尚不清楚iPhone8是否在使用。 除了改变电池内部材料、结构和体系之外，业界分析，在成熟稳定的方案下，依然有外部因素会导致手机电池膨胀，这包括高温、过充和大倍率充放电。 凌云发现，由于使用场景太过复杂，用户的不当使用也会导致手机电池事故。他在手机公司负责了多年的电池设计工作，见过用户把手机放到微波炉里加热，见过在炼钢厂工作的用户，手机掉到烧得通红的铁轨上…… 在八九十度以上的高温下，手机电池的电解液会产生气体。沈左松曾一时疏忽，把iPhone5放在七八十度的暖气片上烤了一个晚上，尽管没有发生膨胀，但电池的寿命却大大缩短。 而过充也会让电池里的电解液分解，产生气体。不过，现在对手机的过充保护已经相当完备，包括软件、硬件和电池的保护。电池充满之后，尽管手机依然与电线相连，实际上已经自动与电源断开，当电量掉到98%的时候，手机又开始自动充电，电量始终不会超过100%。“这种（过充）导致事故的可能性几乎为零”。 在大倍率充放电时，也有电池膨胀的可能，比如用9伏的充电器给只有5伏的电池充电，电流越多，产生的热量越大。 从目前被爆出的所有iPhone8电池膨胀导致手机爆裂的事例来看，除了一例是充了一夜电以外，其他均在手机开封、常规待机、仅充电3分钟情况下发生事故，应与上述高温、过充、大倍率充放电无关。
广州一位先生从京东购买了一台iPhone 8 Plus，打开包装后发现机器已经爆裂。图片来源于网络 全面屏加剧行业之痛 苹果、三星这两年接二连三的“电池门”事件，实际上揭示了手机行业一个越来越突出的矛盾和困惑。 国庆前的1个月，凌云开了几次会，专门讨论下一代产品待机时长的问题。 在全面屏成了今年手机厂商争相追逐的热点后，也给背后做电池设计的人员留下越来越少的腾挪空间——越来越大的手机液晶屏幕意味着更高的耗电量。 尽管业界对于全面屏没有一个清晰的定义，但厂商们已经迫不及待地将其看成新一代的亮点，包括小米MIX系列、三星S8、iPhone X、vivoX20和金立M7，以及不久后将发布的华为Mate10都采用了全面屏设计。 “不管怎么变，公司对手机待机时长指标把控得非常严苛，必须维持在某个时长之上，少1分钟都不行”。这个指标是模拟用户的使用场景来设定的，包括玩游戏、看新闻、打电话、看视频等等，这意味着手机需要在一次性充满电后，连续在这些场景下要能达到指定时长。 公司对时长指标的严苛，来自用户的压力。凌云透露，全世界所有的手机厂商，投诉率排在前三位的，肯定有待机时长问题。在他看来，这多与消费者的感性认知与实际应用产生了偏差有关。不久前，他从市场信息收集员那里获悉，有用户投诉待机时间太短，对方说从早上用到下午6点多，手机只剩下40%的电量。但这个数字在他们看来已在正常范围内。 面对用户的压力，提升手机待机时间，几乎是所有手机厂商希望做的事情，但现实的情况不容乐观，电池容量没有办法无限上升。而如果达不到公司的标准，下一代产品将没有办法进入开发阶段。“正在折腾，我也很痛苦”。 凌云开会讨论出的结果是，把希望寄托在软件和电子部门如何优化功耗上。这是一个很简单的逻辑，既然没有办法开源，就只好节流。“能想办法的东西就是软件的耗电量如何去优化，电子元器件的功耗怎么去降低，现在一直在优化”。 手机芯片企业高通今年发布的骁龙处理器450，采用了14纳米工艺，功耗降低了30%。现在，每次发布芯片，降低了多少功耗成为企业更为迫切的事。
除了电池优化，手机芯片的耗能也成为企业迫切关注的事。图片来源于网络 “相比之下，电芯是化学的东西，不是电子产品，它的发展速度远远跟不上处理器的发展速度。”凌云意识到，英特尔的CPU，发展速度遵循着摩尔定律，每18个月，在相同体积下容纳的晶体管数目提升1倍，性能也提升1倍，但化学品没有这样的定律。实际上，一些基础科技正面临“大停滞”的尴尬境地。 现在，手机电池的优化空间已经非常有限，每个季度只能提升一丁点，譬如能量密度从680瓦时/升提升到690瓦时/升。而在成熟的电池材料变革和新型材料普及前，手机电池在蓬勃增长的手机应用面前，将永远是一个无法解决的痛。 激进VS保守：企业的无奈选择 面对电池之痛，凌云所在的公司采用了保守腾挪的办法，这是一种无奈的选择，与三星之前“铤而走险”带来的苦果有关。 “手机电池发展主要是两个方向：一是提高能量密度比，二是快充。”手机电池企业飞毛腿一位资深人士对AI财经社表示。 去年，三星Note 7采用了第一种方式，将电池容量从Note 5的3000mAh增加到3500mAh，而其电芯能量密度达到了730瓦时/升。这是一个相当惊人的数字，因为即使在1年后，行业平均水平也只有650瓦时/升到700瓦时/升左右。 “三星Note7爆炸，很大原因是在电池材料没有改变的情况下，通过减小正负极的距离来追求电池的密度极限。而距离的减小导致可靠性的降低，最终也让三星吞下苦果。” 一位专业人士告诉AI财经社。
2016年，三星Galaxy Note7发生多起因电池缺陷造成的爆炸和起火事故。图片来源于网络 如今，三星已把电芯能量密度从最高时的730瓦时/升降到了现在的600瓦时/升左右。 而在能量密度比不够的情况下，快速充电就成为一个补救办法。OPPO主打的“充电五分钟，通话两小时”就是典型案例之一。苹果也在最新的三款手机中加入了快速充电功能，在30分钟充50%的电量。 当然，电池业界也在新材料上做文章，包括前文中所述的碳硅，也包括老百姓或多或少听说的一种新材料——石墨烯。 “石墨烯都是忽悠人的。”沈左松倒是对之前几年炒得很火的石墨烯嗤之以鼻。在他看来，石墨烯无法做正极材料，而做负极材料又没有任何优势。它本身是一种石墨，能量是石墨的两倍，但石墨烯有个缺陷，密度非常小，加工困难，也没有办法将电池做薄，并不被业内人士看好。“石墨烯这种材料都是二级市场的人为了炒作股票，我一听到石墨烯电池就觉得可笑”。 除了石墨烯，包括氢电池也被人们讨论，但在凌云看来，氢电池也远没有达到应用到手机的水平。这些新能源电池当下都尚未成熟。 与引领尝鲜新技术的苹果、三星不同，更多的国内手机厂商在追求稳定，甚至是保守策略。凌云所在的企业始终强调一点，什么技术都不用最新的，而用最成熟的，当然也包括电池。电池属于隐形参数，高能量密度或许能给用户多1个小时的待机体验。“而为了这1个小时，我要承担很大的风险，收益却不明显。”在他看来，公司更愿意把精力放在摄像头上，它给用户带来的体验直接而具有冲击性。 每一次的电池爆裂或者爆炸，最先带来的是行业震动。在苹果发生多起电池膨胀事故后，凌云马上组织人手对自家电池进行全面排查，包括电池体系有没有做过变更，电池内部设计是否留出了足够间距，同时开始做模拟实验。这已经在三星Note7事故之后做过一次。 尽管都是被验证为成熟的体系，理论上不会出现问题，但没有企业能承担得起这种安全风险。三星Note7只有35台发生了爆炸燃烧，最终却给企业造成了上百亿美元的损失。 苹果手机电池的几例膨胀事件发生后，已有人士下定义，这是苹果品牌走向衰退的标志性事件。 “他们出来这个问题，对我们是警钟。”凌云说，“因为换做其他企业，几乎都是灭顶之灾。”这也是在用户快速膨胀的应用欲望和基础科技大停滞之间，企业的无奈选择。 （应采访对象要求，文中凌云为化名） |
