三星Note7電池爆炸事件註定成為智慧手機電池界的里程碑事件。
為了追尋三星爆炸的真正起因， 同時也為了驗證這是否是獨立性事件， 更重要的是為了給消費者提供更好更安全的消費參考。 2016年10月， 《消費者報導》即從市面官方管道採購了三星Note7、華為P9、iPhone 7、魅族MX6、聯想ZUK Z2、努比亞Z11 miniS、樂視Pro3、酷派cool 1 dual、vivo Xplay5合共9款手機及電池， 送至協力廠商權威機構進行了歷經5個月的多次檢測。
在測試項目上， 本刊參照了GB 31241-2014《可擕式電子產品用鋰離子電池和電池組 安全要求》中的“過充電”、“擠壓”、“重物衝擊”及“燃燒噴射”。
另外， 檢測工程師也通過分析手機內部結構及電池內部結構;監控手機各個部位在正常和高溫環境下的工作溫度、電池過充時電壓及溫度的變化，
測試結果是令人意想不到的。
三星Note7電池倉尺寸較其它手機小
在近幾代智慧手機上， 我們能看到這樣一種趨勢：輕薄機身配上大容量電池， 保證握持感的同時也不犧牲續航。 但是， 這種設計能否給電池預留足夠的安全空間呢?
站在電池使用角度， 本次測試的實驗團隊設計了一個模擬實驗。 他們對9款手機電池進行了20個充放電迴圈， 以模擬手機電池20天的使用情況， 在迴圈結束後對比它們充電前後的厚度。
結果顯示， 9款手機電池中間部位的厚度均有0.1mm至0.2mm的增加， 呈現出一種微拱狀態。
他認為導致電池厚度增加的因素還有很多， 如消費者在實際使用時， 由於誤操作(如使用劣質的手機充電器)或設備進水短路而使保護板失效， 進而導致鋰離子電芯失去保護。
為此， 《消費者報導》依據GB 31241-2014對9款手機電池進行了過充測試， 測試中， 工程師去除了電池的保護板， 並對電量已經飽和的電池繼續充電。
結果顯示， 9款電池均符合國標要求， 並未出現燃燒或爆炸的現象， 但電池均出現明顯增厚。
考慮到電池規格在出廠時可能存在一定誤差， 廠商一般會將手機電池倉尺寸設計得略大於電池本體， 以防止手機對電池造成擠壓。 但在追求機身輕薄的趨勢下， 廠商為了豐富手機功能難免會增加更多的零部件， 這時電池倉的體積就可能被壓縮。
我們可以看到， 在9款手機電池倉的對比中， 三星Note7和努比亞Z11 miniS的電池與電池倉的間距較小(在手機平面角度進行觀察)。
值得一提的是， Note7的電池容量較高。 (如圖1)
《消費者報導》綜合了多位元業內工程師的意見， 電池倉尺寸過小的影響是， 當電池膨脹時， 手機內部就會對電池本體產生作用力， 造成擠壓。
三款手機電池衝擊試驗不過關
電池處於手機內部這樣狹窄的環境下，
通常來說， 擠壓會使電池正負極更加緊密地靠近。 如果電池內部本身就存在焊接毛刺的話， 擠壓有可能使毛刺刺穿隔離膜， 導致電池內部短路爆炸。
參照GB 31241-2014中的擠壓測試， 測試工程師應用一個13kN的力分別對平放於實驗台的9款電池進行擠壓。
結果顯示， 送檢的9款電池均未出現爆炸起火現象。
當然，平面擠壓屬於一個恒定力的影響。那麼當電池受到外力衝擊，在暫態力的影響下，它的安全穩定性又是否有保障呢?
為此，工程師參照GB 31241-2014中的“重物衝擊”對9款手機電池進行了測試。測試過程中，電池表面中心將被橫置一根15.8mm的金屬棒，隨後受到處於610mm高度、重9.1kg金屬塊的衝擊。根據標準規定，當電池受到衝擊時，電池應不起火、不爆炸。
結果顯示，樂視Pro3、聯想Zuk Z2、酷派cool 1 dual這3款手機的電池在測試中發生爆炸，不符合國標要求。(如圖2)
我們可以看到，受外力衝擊後，電池內部短路產生爆炸的威力較為強勁。
對於測試結果，樂視移動智慧資訊技術(北京)有限公司回復《消費者報導》稱：“電池衝擊實驗對測試環境有嚴苛要求，包括環境溫度、濕度、測試器械的精度、底板的清潔度等。”
聯想方面則表示：“ZUK Z2的電池組本體貼有‘電池不可拆卸’的標識，從手機上拆卸下的電池不適合進行重物衝擊測試。這是因為電池採用雙面膠粘貼固定，拆卸電池會導致電芯表面鋁塑膜脫離褶皺;而且電池採用無膠框注塑工藝，電芯四周被注滿黑色填充膠。工程師拆除這些填充膠會導致電池內部結構變形損傷，引起短路。”
但在本刊的電池衝擊實驗中，樂視Pro3、聯想ZUK Z2這兩款手機的電池均從官方售後管道單獨購買，並不存在從手機上拆卸下來造成電池結構損壞的問題。
對於上述兩家企業的回復，負責本次測試的工程師向本刊表達了自己的看法：“電池衝擊實驗確實對測試環境有嚴格要求，但這並不意味著電池只有在特定環境下使用才具有安全保障。因為消費者的日常使用場景也是多樣化的。當然，本次實驗環境是遵循國標要求的，結果是受到認可的。考慮到電池拆卸可能對手機電池產生的影響以及國標中的測試要求，我建議盡可能選擇從官方售後管道獲取原裝電池樣品。”
國標為何將要刪除衝擊實驗?
值得一提的是，《消費者報導》還從不通過重物衝擊測試的三家企業中得到了同樣的答覆，即目前工信部已經對現行國家標準進行修改公示，取消軟包電池重物衝擊試驗。(如圖3)
注：7.7項為“重物衝擊”測試項
“重物衝擊是目前鋰電池測試中爭議較大的專案，也被普遍認為是最嚴格的內部短路測試條款。該專案主要由早年鋰金屬電池的UL標準衍生而來，後來被聯合國危險品運輸的相關標準(即UN38.3標準)所引用。”負責本次測試的工程師對本刊表示。
“但近幾年，隨著聚合物鋰離子電池的廣泛使用，鋰電池生產企業普遍認為該測試項目要求過高，電池在大批量生產時很難滿足該標準的要求。因此在2016年底，GB 31241-2014的起草單位中國電子技術標準化研究院決定對該標準進行修改，刪除了該測試項目，並進行了公示，新修訂的標準即將實施。”他說。
那麼，標準起草單位是出於怎樣的考慮對該測試項進行調整?刪除了軟包電池的重物衝擊項是否就意味著電池安全性的降低呢?針對此，《消費者報導》採訪了該標準的其中一位起草人伍淵明。
伍淵明指出，“國內外的很多電池標準都涵蓋了重物衝擊這個項目。就算國標刪除了這個項目，也並不意味不符合要求的產品可以在全球範圍進行銷售。舉個例子，聯合國危險品運輸標準UN38.3《關於危險貨物運輸的建議書試驗和標準手冊》明確規定，電池如果要經空運或者海運，必須通過重物衝擊測試項。所以企業對於項目刪除的回復，我認為是不專業的，他們對標準的瞭解並不全面。國際通用標準IEC 62133當中也是含有這項測試。所以將這個項目刪除的依據是不充分的。”
伍淵明同時指出，“對於電池製造商而言，客戶要求電池容量大且體積小的方案，與電池製造時保證電池安全性的要求是相互矛盾的。要求續航時間長的同時還要兼顧手機輕薄，我們就要在有限空間內增大儲能介質如鈷酸鋰和石墨的體積，也就意味著要在手機的其它空間進行縮減。當然如果一味追求安全，增大電池內的隔離膜，又會導致電池充放電性能不佳。因此，製作電池過程中的各項指標是相互制衡的。
伍淵明認為，重物衝擊項的刪除肯定會降低電池安全性，就像高速公路上如果沒有限速，車禍的概率會上升。但對於電池廠商來說，標準的修訂並不會降低電池製造成本，而更多的會出於對設計與銷售的考量，順應小體積、大容量的潮流。
一位不願具名的檢測工程師接受本刊採訪時說：“標準的修訂自然有它的合理性。因為電池衝擊實驗向來爭議較大，部分電池很難通過該測試項，廢止該專案更符合目前的電池發展現狀。但目前GB 31241-2014中的重物衝擊項仍然有效。”
假如GB 31241-2014中的重物衝擊項被正式刪除，那麼問題來了，手機廠商的電池合格率自然會有所上升，但國產廠商出口的手機仍然需要滿足帶有重物衝擊項的各個國際標準、地區標準及運輸標準。如果連國貨都區別對待自己人，那麼中國人又該如何對抗國外品牌的衝擊呢?
三星Note7電池爆炸，將電池安全問題推到風口浪尖，本刊從三星Note7國內第四起電池爆炸機主老回(化名)處獲悉，他仍然走在起訴三星的路上，他不服氣，氣的不是產品品質問題、賠償問題，而是三星對待事件的態度，以及對中國消費者“特殊對待”的處理方式。事故至今他沒有收到三星一句道歉。
8款手機可能有燃燒噴射風險
電池一旦出現爆炸起火的現象，可能會產生劇烈噴射，而這些從電池內部噴射出的火焰或不明物體會對人身安全造成傷害。目前，現行的技術標準GB 31241-2014也對電池在燃燒爆炸後所產生的破壞有明確要求。故《消費者報導》基於“燃燒噴射”項對9款手機電池進行了檢測。
燃燒噴射實驗在半徑為61釐米的環裝鋁網圈內進行。根據國標規定：實驗結束後，組成電池的部件(粉塵狀產物除外)或電池整體不得穿透鋁網。
測試結果顯示，除了努比亞Z11 miniS外，其餘8款手機電池向外側噴射的火焰都沖出了61釐米直徑區域。本刊從工程師提供的測試視頻中發現，從電池中噴射出來的火焰直接將鋁網燒穿(鋁的熔點為660.37℃)。
值得一提的是，在測試過程中，三星Note7、聯想ZUK Z2、樂視Pro3三款手機電池均噴射出燃燒物到61釐米直徑區域外。其中，三星Note7在實驗結束後有明顯殘留物。(如圖4)
不過，對於本次試驗的現象，GB 31241-2014當中並未明確規定達標與否。故在“燃燒噴射”項上，工程師沒有對9款手機電池下判定。
測試工程師認為燃燒噴射實驗的判定依據並不嚴謹，他對本刊表示：“標準對於粉塵狀產物的大小等沒有明確規定，而且我們缺乏企業方面的資料支援，所以還不能將細小噴射物或殘留物作為不達標的判定依據。”
根據工程師描述，該測試項是來源於美國的標準。因為當地天氣較冷，家庭通常採用壁爐進行取暖，為了模擬兒童將含電池的電子設備扔入壁爐這種極端情況，美國方面制訂了這個測試項目。而這個項目也同時能夠模擬電池因受熱發生爆炸的影響情況。
測試工程師告訴《消費者報導》：“我們也對認證送樣的電池做過燃燒測試，一般只出現冒煙或者著火緩緩燃燒的現象。但這次送檢產品的燃燒現象較為嚴重。”
他同時指出：“認證送樣的電池往往都是高品質的電池。其實企業是有能力製造出合格產品，只是在量產時會考慮壓縮成本，必然會導致產品品質參差不齊。”
本刊也從電池拆解環節中發現了差別，其中華為採用堆疊結構，而其餘品牌均採用捲繞結構。
對此，測試工程師表示：“不同製造工藝的電池會對手機的快充性能、散熱性能造成影響。一般來說，相對於捲繞技術，堆疊技術可使電池獲得更低的內阻，並適用於較高倍率的充電使用。當然採用疊片工藝也意味著更高的製造成本。”
異常工作環境易影響電池安全性
自始至終，我們對電池安全性的討論都沒辦法脫離三星Note7這一事故。關於三星Note7的討論以及本次測試，我們能夠獲得怎樣的一些資訊呢?
《消費者報導》採訪了多名業內人士以及檢測工程師，並總結了部分原因。
在設計上，三星追求大容量電池而使得隔離膜厚度變薄，僅有一根頭髮絲左右的厚度。用戶的長期使用會讓電池內部產生鋰枝晶，也會讓隔離膜之間的電解液揮發產生結晶;再加上手機電池倉體過小，容易使電池本體遭受擠壓或受各種複雜外力影響，最終可能導致這些晶體刺穿隔離膜形成內部短路，使電池燃燒爆炸。
當然，電池是一個複雜的系統，出現安全事故的原因有很多。濫用、手機進水、更換來歷不明的非官方電池、異常的環境條件都有可能引起電池失效。
工程師也認為，鋰離子電池在溫度較高的環境下，其正極的結構會因為鋰離子的活性加強而變得不穩定，比較容易出現電池膨脹鼓包，甚至爆炸起火等現象。
因此，本刊還進行了一項實驗，監控手機在各種運行狀態下的溫度。(如圖5)
國際標準IEC 62133:2012中就有相關描述，10℃至45℃是鋰離子電池較合理的工作溫度範圍。但隨著技術提升，越來越多鋰電池能夠承受的工作溫度超過了這個範圍。
因此，想要提高電池安全性，不僅對標準提出了更高的制訂要求，也是號召各手機廠商、電池製造商提升自身的研發水平，心中握有社會責任感。
網購電池不達成率更高
除了官方管道，《消費者報導》也從線上線下一些非官方管道採購了相應檢測機型的電池。從測試結果來看，非官方管道電池的不達成率要遠高於官方電池。
所以本刊建議廣大消費者，不要私自對手機進行拆卸改裝;最好使用官方適配器以及充電線對手機進行充電;如果需要維修手機或更換電池，儘量選擇官方管道進行售後維修。
而對於本次電池檢測不達標的樂視Pro3、聯想ZUK Z2、酷派cool 1 dual這3款手機，《消費者報導》不予推薦。（想瞭解更多科技快訊請關注砍柴網）
當然，平面擠壓屬於一個恒定力的影響。那麼當電池受到外力衝擊，在暫態力的影響下，它的安全穩定性又是否有保障呢?
為此，工程師參照GB 31241-2014中的“重物衝擊”對9款手機電池進行了測試。測試過程中，電池表面中心將被橫置一根15.8mm的金屬棒，隨後受到處於610mm高度、重9.1kg金屬塊的衝擊。根據標準規定，當電池受到衝擊時，電池應不起火、不爆炸。
結果顯示，樂視Pro3、聯想Zuk Z2、酷派cool 1 dual這3款手機的電池在測試中發生爆炸，不符合國標要求。(如圖2)
我們可以看到，受外力衝擊後，電池內部短路產生爆炸的威力較為強勁。
對於測試結果，樂視移動智慧資訊技術(北京)有限公司回復《消費者報導》稱：“電池衝擊實驗對測試環境有嚴苛要求，包括環境溫度、濕度、測試器械的精度、底板的清潔度等。”
聯想方面則表示：“ZUK Z2的電池組本體貼有‘電池不可拆卸’的標識，從手機上拆卸下的電池不適合進行重物衝擊測試。這是因為電池採用雙面膠粘貼固定，拆卸電池會導致電芯表面鋁塑膜脫離褶皺;而且電池採用無膠框注塑工藝，電芯四周被注滿黑色填充膠。工程師拆除這些填充膠會導致電池內部結構變形損傷，引起短路。”
但在本刊的電池衝擊實驗中，樂視Pro3、聯想ZUK Z2這兩款手機的電池均從官方售後管道單獨購買，並不存在從手機上拆卸下來造成電池結構損壞的問題。
對於上述兩家企業的回復，負責本次測試的工程師向本刊表達了自己的看法：“電池衝擊實驗確實對測試環境有嚴格要求，但這並不意味著電池只有在特定環境下使用才具有安全保障。因為消費者的日常使用場景也是多樣化的。當然，本次實驗環境是遵循國標要求的，結果是受到認可的。考慮到電池拆卸可能對手機電池產生的影響以及國標中的測試要求，我建議盡可能選擇從官方售後管道獲取原裝電池樣品。”
國標為何將要刪除衝擊實驗?
值得一提的是，《消費者報導》還從不通過重物衝擊測試的三家企業中得到了同樣的答覆，即目前工信部已經對現行國家標準進行修改公示，取消軟包電池重物衝擊試驗。(如圖3)
注：7.7項為“重物衝擊”測試項
“重物衝擊是目前鋰電池測試中爭議較大的專案，也被普遍認為是最嚴格的內部短路測試條款。該專案主要由早年鋰金屬電池的UL標準衍生而來，後來被聯合國危險品運輸的相關標準(即UN38.3標準)所引用。”負責本次測試的工程師對本刊表示。
“但近幾年，隨著聚合物鋰離子電池的廣泛使用，鋰電池生產企業普遍認為該測試項目要求過高，電池在大批量生產時很難滿足該標準的要求。因此在2016年底，GB 31241-2014的起草單位中國電子技術標準化研究院決定對該標準進行修改，刪除了該測試項目，並進行了公示，新修訂的標準即將實施。”他說。
那麼，標準起草單位是出於怎樣的考慮對該測試項進行調整?刪除了軟包電池的重物衝擊項是否就意味著電池安全性的降低呢?針對此，《消費者報導》採訪了該標準的其中一位起草人伍淵明。
伍淵明指出，“國內外的很多電池標準都涵蓋了重物衝擊這個項目。就算國標刪除了這個項目，也並不意味不符合要求的產品可以在全球範圍進行銷售。舉個例子，聯合國危險品運輸標準UN38.3《關於危險貨物運輸的建議書試驗和標準手冊》明確規定，電池如果要經空運或者海運，必須通過重物衝擊測試項。所以企業對於項目刪除的回復，我認為是不專業的，他們對標準的瞭解並不全面。國際通用標準IEC 62133當中也是含有這項測試。所以將這個項目刪除的依據是不充分的。”
伍淵明同時指出，“對於電池製造商而言，客戶要求電池容量大且體積小的方案，與電池製造時保證電池安全性的要求是相互矛盾的。要求續航時間長的同時還要兼顧手機輕薄，我們就要在有限空間內增大儲能介質如鈷酸鋰和石墨的體積，也就意味著要在手機的其它空間進行縮減。當然如果一味追求安全，增大電池內的隔離膜，又會導致電池充放電性能不佳。因此，製作電池過程中的各項指標是相互制衡的。
伍淵明認為，重物衝擊項的刪除肯定會降低電池安全性，就像高速公路上如果沒有限速，車禍的概率會上升。但對於電池廠商來說，標準的修訂並不會降低電池製造成本，而更多的會出於對設計與銷售的考量，順應小體積、大容量的潮流。
一位不願具名的檢測工程師接受本刊採訪時說：“標準的修訂自然有它的合理性。因為電池衝擊實驗向來爭議較大，部分電池很難通過該測試項，廢止該專案更符合目前的電池發展現狀。但目前GB 31241-2014中的重物衝擊項仍然有效。”
假如GB 31241-2014中的重物衝擊項被正式刪除，那麼問題來了，手機廠商的電池合格率自然會有所上升，但國產廠商出口的手機仍然需要滿足帶有重物衝擊項的各個國際標準、地區標準及運輸標準。如果連國貨都區別對待自己人，那麼中國人又該如何對抗國外品牌的衝擊呢?
三星Note7電池爆炸，將電池安全問題推到風口浪尖，本刊從三星Note7國內第四起電池爆炸機主老回(化名)處獲悉，他仍然走在起訴三星的路上，他不服氣，氣的不是產品品質問題、賠償問題，而是三星對待事件的態度，以及對中國消費者“特殊對待”的處理方式。事故至今他沒有收到三星一句道歉。
8款手機可能有燃燒噴射風險
電池一旦出現爆炸起火的現象，可能會產生劇烈噴射，而這些從電池內部噴射出的火焰或不明物體會對人身安全造成傷害。目前，現行的技術標準GB 31241-2014也對電池在燃燒爆炸後所產生的破壞有明確要求。故《消費者報導》基於“燃燒噴射”項對9款手機電池進行了檢測。
燃燒噴射實驗在半徑為61釐米的環裝鋁網圈內進行。根據國標規定：實驗結束後，組成電池的部件(粉塵狀產物除外)或電池整體不得穿透鋁網。
測試結果顯示，除了努比亞Z11 miniS外，其餘8款手機電池向外側噴射的火焰都沖出了61釐米直徑區域。本刊從工程師提供的測試視頻中發現，從電池中噴射出來的火焰直接將鋁網燒穿(鋁的熔點為660.37℃)。
值得一提的是，在測試過程中，三星Note7、聯想ZUK Z2、樂視Pro3三款手機電池均噴射出燃燒物到61釐米直徑區域外。其中，三星Note7在實驗結束後有明顯殘留物。(如圖4)
不過，對於本次試驗的現象，GB 31241-2014當中並未明確規定達標與否。故在“燃燒噴射”項上，工程師沒有對9款手機電池下判定。
測試工程師認為燃燒噴射實驗的判定依據並不嚴謹，他對本刊表示：“標準對於粉塵狀產物的大小等沒有明確規定，而且我們缺乏企業方面的資料支援，所以還不能將細小噴射物或殘留物作為不達標的判定依據。”
根據工程師描述，該測試項是來源於美國的標準。因為當地天氣較冷，家庭通常採用壁爐進行取暖，為了模擬兒童將含電池的電子設備扔入壁爐這種極端情況，美國方面制訂了這個測試項目。而這個項目也同時能夠模擬電池因受熱發生爆炸的影響情況。
測試工程師告訴《消費者報導》：“我們也對認證送樣的電池做過燃燒測試，一般只出現冒煙或者著火緩緩燃燒的現象。但這次送檢產品的燃燒現象較為嚴重。”
他同時指出：“認證送樣的電池往往都是高品質的電池。其實企業是有能力製造出合格產品，只是在量產時會考慮壓縮成本，必然會導致產品品質參差不齊。”
本刊也從電池拆解環節中發現了差別，其中華為採用堆疊結構，而其餘品牌均採用捲繞結構。
對此，測試工程師表示：“不同製造工藝的電池會對手機的快充性能、散熱性能造成影響。一般來說，相對於捲繞技術，堆疊技術可使電池獲得更低的內阻，並適用於較高倍率的充電使用。當然採用疊片工藝也意味著更高的製造成本。”
異常工作環境易影響電池安全性
自始至終，我們對電池安全性的討論都沒辦法脫離三星Note7這一事故。關於三星Note7的討論以及本次測試，我們能夠獲得怎樣的一些資訊呢?
《消費者報導》採訪了多名業內人士以及檢測工程師，並總結了部分原因。
在設計上，三星追求大容量電池而使得隔離膜厚度變薄，僅有一根頭髮絲左右的厚度。用戶的長期使用會讓電池內部產生鋰枝晶，也會讓隔離膜之間的電解液揮發產生結晶;再加上手機電池倉體過小，容易使電池本體遭受擠壓或受各種複雜外力影響，最終可能導致這些晶體刺穿隔離膜形成內部短路，使電池燃燒爆炸。
當然，電池是一個複雜的系統，出現安全事故的原因有很多。濫用、手機進水、更換來歷不明的非官方電池、異常的環境條件都有可能引起電池失效。
工程師也認為，鋰離子電池在溫度較高的環境下，其正極的結構會因為鋰離子的活性加強而變得不穩定，比較容易出現電池膨脹鼓包，甚至爆炸起火等現象。
因此，本刊還進行了一項實驗，監控手機在各種運行狀態下的溫度。(如圖5)
國際標準IEC 62133:2012中就有相關描述，10℃至45℃是鋰離子電池較合理的工作溫度範圍。但隨著技術提升，越來越多鋰電池能夠承受的工作溫度超過了這個範圍。
因此，想要提高電池安全性，不僅對標準提出了更高的制訂要求，也是號召各手機廠商、電池製造商提升自身的研發水平，心中握有社會責任感。
網購電池不達成率更高
除了官方管道，《消費者報導》也從線上線下一些非官方管道採購了相應檢測機型的電池。從測試結果來看，非官方管道電池的不達成率要遠高於官方電池。
所以本刊建議廣大消費者，不要私自對手機進行拆卸改裝;最好使用官方適配器以及充電線對手機進行充電;如果需要維修手機或更換電池，儘量選擇官方管道進行售後維修。
而對於本次電池檢測不達標的樂視Pro3、聯想ZUK Z2、酷派cool 1 dual這3款手機，《消費者報導》不予推薦。（想瞭解更多科技快訊請關注砍柴網）