從Note7的“爆炸門”到6S的“關機門”,再到iphone 7 的“爆炸門”這些幺蛾子到底是從哪來呢?
近期,蘋果iPhone 6和6S系列手機的“關機門”成功取代三星Note7 “爆炸門”成為各大媒體的頭條。
目前,網上出現四種聲音,一是認為電池存在問題,二是因為iOS 10系統存在Bug導致電池出現異常情況,此外還有“蘋果強行把三星版A9超頻使用”以及“與地理位置有關”。
但總體來看,與“電池”有關的聲音占據了主流。那么從Note7的“爆炸門”到6S的“關機門”,再到iphone 7 的“爆炸門”這些幺蛾子到底是從哪來呢?
“甩鍋”電源適配器,真的能說服人?
根據消息人士透露,蘋果初步的調查顯示,iPhone6和iPhone6sS系列自動關機是因為使用了質量很差的第三方電源適配器。質量較差的電源適配器會傷害手機充電芯片,結果會導致電池不能向iOS提供準確的數據。
目前,檢測出問題的iPhone都使用了非蘋果官方的電源適配器。
調查還發現,只更換電池并不能解決問題,因為電池芯片仍然沒有修復。唯一的解決辦法是更換iPhone主板,或者更換第三方充電芯片。
但值得注意的是,不少消費者反應:“返廠維修更換了電池和主板之后,情況稍微好了一些,但是仍然會時常出現自動關機的現象。之后再次跟他們進行交涉,他們給出的回復竟然是讓我加錢換新機。”
那么上述的“使用了質量很差的第三方電源適配器,唯一的解決辦法是更換iPhone主板,或者更換第三方充電芯片”的解釋明顯不足以說服消費者。
蘋果6s自動關機與三星芯片有關嗎?
去年十月份,iPhone6s 的“A9芯片門”事件也是鬧得沸沸揚揚。有iOS開發者通過應用程序,對iPhone6s和iPhone 6s Plus的處理器進行了詳細的鑒定,該次測試的約2500臺iPhone 6s和iPhone 6s Plus中(1086部iPhone 6s,約1400臺iPhone 6S Plus中),臺積電代工的A9處理器占到58.96%,而三星則僅有41.04%的份額,比例大約為6:4(按照之前的消息,三星拿下了更多的訂單)。
理論上是14nm工藝的性能會更高,而且這不是三星第一次生產14nm芯片,臺積電則是首次動用16nm工藝,前者成熟度也是要高于后者的。但是網友們經過測試,結果卻是截然相反。
貼吧網友@200zjf使用兩臺三星版iPhone6s和一臺臺積電版iPhone6s進行了續航測試,測試項目為GeekBench。測試時,三臺手機全部打開飛行模式,清空后臺,亮度設置為最低。測試結果顯示,三星版在堅持了3小時58分鐘后已經自動關機了,而臺積電版還剩余33%電量,一共堅持了5小時40分鐘。
為了進一步測試兩種處理器的差異,網友@200zjf又在省電模式下進行了一次對比。
從圖片來看,省電模式下,三星版A9的頻率為907MHz,而臺積電版則是912MHz,相比之下臺積電版的頻率略高一點點,但應該不會對結果造成什么影響(左側、中間的是三星版,右側是臺積電版)。
測試結果顯示,兩臺三星版在省電模式下分別堅持了7小時24分鐘和7小時30分鐘,而臺積電版的最終成績為7小時38分鐘,這次的差距倒不是很大。
那么,為啥正常模式下差距那么大?省電模式下倒沒什么差距了呢?該網友推測蘋果是強行把三星版A9超頻使用,導致發熱和功耗劇增,影響了最終續航。
文章中還指出:結合此前的一些測試成績來看,三星代工的A9處理器體質不如臺積電版已經是不爭的事實了,而且差距絕對沒有蘋果說的那么小,不管蘋果再怎么洗地都沒用。
那么這次蘋果6S的“關機門”跟芯片是否有關呢?
蘋果“關機門”問題出在了哪?
此前的iPhone手機異常關機常常發生在冬季,也就是蘋果所說的使用環境溫度過低原因。但是這次的集中異常關機顯然與溫度無關。那么iPhone6/6s究竟哪里出了問題了呢?此前有用戶懷疑是手機更新了IOS 10.1系統后出現了Bug,但是這種說法很快得到了推翻。因為很多用戶即使并沒有更新IOS10.1也同樣出現了異常關機問題。
此前蘋果公司工作人員曾回應稱近期類似情況很多,原因未知,但與新系統無關。
那么會不會是電池問題呢?有網友在維權群中透露,在更換了電池后,依然遇到了異常關機問題。
知乎上疑似蘋果員工的匿名用戶爆料,這次集中爆發的電池事件可能是iPhone6/6s的主板出現了設計缺陷,即使是刷新系統、更換電池恐怕依然無法解決。
三星怕熱,蘋果怕冷,智能手機電池真的這么脆弱?
EDN China小編曾在一篇《鋰離子電池安全使用指南》中看到:不要在溫度過高或過低(低于零度)的環境中充電,溫度過高容易引起電池過熱,而溫度過低時,金屬鋰會在負極表面析出形成鋰結晶,鋰結晶沉積會刺穿隔膜造成電池內短路(但現在有些電池已經加入了低溫環境中阻止充電的技術)。
目前智能手機所采用的電池多為鋰電池,綜合Note7/ iphone 7 “爆炸門”,6S“關機門”來看,鋰電池真的有這么脆弱嗎?
怕熱是手機鋰電池爆炸的主因之一
我們現在使用的手機電池大多是鋰離子電池,引起鋰離子電池爆炸的常見原因有兩個:過熱和機械損壞。
過熱是鋰離子電池發生爆炸最常見的原因。這通常是指外部因素引起熱失控,也就是電池某一部分溫度升高,進而導致其他部分溫度升高,這樣,電池發熱部分越來越多,形成惡性循環,電池內電解質開始膨脹,蒸汽出現,最終導致電池因內壓過大而爆炸。
機械損壞是另一個原因,簡單來說就是擠壓引起短路。鋰離子電池有輕巧耐用的特點,從當年笨重的“大哥大”到今天輕薄時髦的智能機,電池的改良起到了重要作用。但也正是因為今天我們對于輕便越來越執著的追求,鋰離子電池在設計上,其外殼和正負級之間的隔膜越來越薄,這就為電池安全埋下了隱患。因為一旦隔膜損壞,就可能引起短路,導致電芯內部產熱。
現在有哪些靠譜的技術可以防止電池爆炸?
需要說明的是,無論是哪種原因引起的失控,不同電池電芯的表現形式不同,有的會起火,但并不一定會爆炸。
在工業上,針對不同的安全問題,鋰離子電池會采用不同的安全技術,例如熱熔斷器、熱敏電阻可以用來防止短路引起的過熱。
而在防止電池爆炸方面,最傳統的解決方案是增加安全閥。當電池內壓過大時,氣體可以通過安全閥逃逸出去,從而阻止爆炸發生。
類似的辦法是把電池外殼做薄,這可能聽起來有點不可思議,電池外殼越薄,不就越容易開裂?但事實上,正是因為輕薄的電池外殼能夠承受的壓力更小,所以可以在電池發生熱失控,但壓力還沒有達到特別危險的程度時及時裂開,相當于形成了一個安全閥。
另外還有使用抗燃型電解質。鋰離子電池采用的電解質一般都具有低沸點、低燃點的特點,一旦電池受到損壞,電解質暴露在空氣中,很可能就會帶來爆炸的危險。雖然說,研制出既具電池電解質理想屬性、又不會在遇熱或明火時燃燒的電解質幾乎是白日做夢,但是增加電解質的抗燃性還是有可能的。
但值得提醒的是,即使是相對安全的聚鋰電池,也依然有可能因為溫度過高、短路、過度充電、遭遇重擊或電池損壞等發生爆炸。理論上,沒有一款電池可以做到絕對安全,安全只能是相對于不同的標準而言。
“傲嬌”的鋰電池不止怕熱,還怕冷!
據了解,對一般的手機設計來說,電池運行的最佳溫度在 0°C 至 35°C,過高的溫度(>35°C)可能永久損壞電池容量,而在非常寒冷的環境下(低于 0°C)使用手機時,則會使電池的使用時間降低,最終導致手機關閉,但當電池溫度返回正常適用范圍,其性能也會隨之恢復正常。
而更極端的環境溫度:<-20°C或> 45°C ,不但手機電池無法正常使用,而且影響電池的儲存壽命,導致其性能永久惡化。
所以對于手機,在非理想的工作環境下,真的會被“凍”關機,而且低端寒冷會對手機電池的壽命產生負面影響。
化學學士,果殼實驗室成員“賣口張要做技術青年”表示:
不考慮手機自身是否存在低溫保護功能,單就電池性能而言,溫度過低確實會導致電池放電困難,從而導致手機關機。
首先來看一下一般電池的放電特性:如下圖,多數電池隨著放電進行,電壓先緩慢下降,超過某一放電程度后,電壓會突降。
一般把電壓比較平穩的那一段稱為“放電平臺”,對應的用電器設計電壓也會根據放電平臺的電壓來設計。比如標稱電壓為4.2V左右的鋰離子電池的放電至3.3V開始電壓突降,那么對應的手機往往就得在3.3V以上供電電壓下才能正常開機。
低溫時的電池表現
包括鋰電池在內,所有的化學電池都是利用電化學反應提供電能。其輸出電壓會符合能斯特方程,根據這個方程可以推得——溫度越低電池電壓越低。
不同溫度下電池放電曲線會下面這樣:
其實電池充好了電,但是低溫下提供不了那么高的電壓,隨著放電進行再降一降,就很快低于手機要求的最低電壓了,于是你就看到手機自動關機。
此外,低溫下電池電解液黏度增大也會阻礙載流離子遷移,這會導致電池內阻變大、路端電壓降低。也是導致手機低溫下自動關機的部分原因。
低溫對電池有無傷害?
就電池反應本身而言,它只隨溫度降低而電壓下降,只要溫度回升電壓就會恢復,這種類型的影響是可逆的。
但是,在更低的溫度下,電池中的電解液有可能析出晶體,這些晶體析出后不一定能在回暖后完全溶解回去(充放電次數過多導致的電池容量下降也和晶體析出有關)。如前面答主@紅色荒漠 所說,“更極端的情況”可能導致電池永久惡化。
當然,鋰電池根據電極材料和電解液成分劃分有很多種型號,每種型號的抗低溫能力不一定相同,設計工作溫度也會受設備中電池保溫/散熱性能影響。比如蘋果手機等設備推薦使用溫度在0~35℃,而MacBook則為10~35℃。據我了解,還有其他很多廠商的手機推薦工作溫度則更寬泛一些。 這些都可能和他們使用的電池型號不同有關。
如何與“鋰電池”愉快地玩耍?
與Note7爆炸相同,iphone 6系列的“關機門”目前尚且不清楚具體原因,但對于鋰電池存在的通病,我們在平時使用中可盡量保證避免出現問題,以下是部分鋰離子電池安全使用指南:
1、使用手機生產商提供的原配電池,不要因貪圖便宜而使用不知名的廠商生產的電池(雖然Note 7事件讓這一條顯得十分尷尬,但購買來路不明的電池只會增加風險);
2、不要在溫度過高或過低(低于零度)的環境中充電,溫度過高容易引起電池過熱,而溫度過低時,金屬鋰會在負極表面析出形成鋰結晶,鋰結晶沉積會刺穿隔膜造成電池內短路(但現在有些電池已經加入了低溫環境中阻止充電的技術);
3、如果你需要在充電時使用某些容易使手機發熱的功能,或徹夜充電,那么最好摘掉手機套,以保證電池正常散熱;
4、保持手機有一半以上的電量對延長電池壽命很有幫助,因為鋰離子電池在低電壓下容易受損;
5、注意充電環境,盡量不要在易燃物附近、車內或安全通道內充電;
6、低溫環境中,盡量維持電池溫度在工作溫度范圍內,如長時間把手機窩在溫暖的口袋里。(有人問過加棉或者絨的保暖套管不管用——這些保暖裝備的根本原理都只是盡量隔熱,減緩手機溫度降低,最終還是能降到自動關機的程度。Ps.試試給你的手機貼個暖寶寶。)
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