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2 n+ V+ _; T7 Q* w0 a$ L作者：夏季歌
% _1 C- u7 w& O, e# M链接：https://www.zhihu.com/question/50791903/answer/123123382
$ I& _6 C+ Q1 x( ]4 k+ O8 t0 l9 w来源：知乎
g( z, q2 M/ S' m9 x著作权归作者所有，转载请联系作者获得授权。
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; t' a% U$ u$ K+ v引用知乎上一位锂电池博士的回答：从看到的资料来看，Note 7的容量是3500 mAh，工作电压是3.85，最高充电电压是4.4。从这几个参数来看，其正极使用的应该是三元材料。我原本以为对于手机等消费电子产品所使用的小电池，经过这么多年的发展和生产工艺的提高，安全应该是没有问题的了。每一个手机的主板都有电池管理芯片，而且电池内部也都有保护电路，应该能够彻底避免电池的过充过放，出现起火燃烧的风险并不高。Note 7出了这么大的问题，大大处于我的意料。先来看看Note 7公布的有哪些特点：
' N6 D6 r' u' E/ |9 W* y: a1. 3500mAh大电池& q6 w- w" Y+ H) P3 ^% t7 L
2. 快速充电，9V充电器% A- I9 p4 Z4 ], C3 Z
3. 防尘防水-IP68，比iPhone高
: f. S% I' b" n4 D% [4. 无线充电. G7 r* O( \% ~3 D/ S, B
, |& r6 j* f; b* V3 O报道的电池起火事故大多发生在充电过程中，我推断Note 7电池出问题的主要原因应该是在热管理这一块。首先Note 7搭载的电池容量较高，而且具备快充供能，充电过程中的电流比较大。由于内阻的原因会产生很多热。而且更重要的，快充时，充电电流越大，电池极化严重，充电效率低，会生成更多的热。所以在Note 7处于快充状态的时候，会产生很多热量。当产生的热量使得电池的温度升得过高，保护石墨负极的SEI层遭到破坏，暴露出的新的石墨负极层与电解液发生新的副反应，产生更多的热，并伴随气体的产生。产生的热又进一步推高电池温度，使得有机电解液蒸发，导致电池鼓包漏气。漏出的气体是可燃的，接触空气后，如果温度达到燃点，电池就可能起火燃烧。值得一提的是，对于三元材料，当电池温度升高到180°C，正极材料会分解产生O2，也会导致电解液起火。另外，如果电池的温度高到使隔膜融化，使得正负极接触了，那就会出现短路。此时，电池储存的能量迅速释放，短时间内产生大量的热，迅速蒸发电解液，导致电池迅速膨胀漏气，并起火燃烧。以上这一过程，有个专门的术语叫“thermal runaway”。
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当然电池无论是在慢充还是快充的时候，都会发热，而且市面上具备快充功能的手机很多，快充本身应该是一个比较成熟的技术。我自己用的魅族 Pro 6的充电电压（12 V）比Note 7更高。在充电功率更高的情况下（24W VS 18 W)，Pro 6并没有出现起火燃烧的报道。这是因为如果散热足够快，能够将产生的热及时地散开，也不会导致温度升高到失控的程度。以Pro 6为例，其并不防水防尘，对密封的要求不高，存在的空隙有助于散热，此外Pro 6的后盖用的是金属机身，具有良好的导热性能，所以在快充的时候，产生的热量能够比较顺利地被传导出去。虽然电池温度有升高，但是并没有到失控的程度。反观Note 7，它一方面防水防尘，这就要求Note 7具有较好的密封性。密封好了，散热能力肯定是要受到影响的。但是我觉得更重要的是，三星在选用大电池，快充的时候还搭配了无线充电功能。因为选用了无线充电功能就必然不能选择金属背盖，而选择了玻璃背盖。玻璃的导热性要远远低于金属，这就进一步恶化了电池在充电过程中的散热。
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8 ?$ s8 B1 o7 P4 O& |! `最后总结一下，三星一方面搭载了具备快充功能的大电池，导致在充电过程中会产生更多的热；而另一方面又给手机配置了防水防尘和无线充电的功能，严重恶化了手机的散热功能。两面夹攻，也难怪Note 7在充电过程中，电池失控的频率有点太高了(据报道故障率约为0.1%)。虽然说大电池，快充，防水防尘，无线充电都是酷炫的功能，但是把这些功能都凑在一起，可能不是什么好事。" g0 }6 g" f! y' M- L
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补充：
, b4 D# y- g' w/ f' G% \手机快充时的温度增加为:
; h$ g( w7 g" M# F7 v) b; j△t=（6480+1275）J/90g/1.68J/g*℃=51℃
6 w- Q/ J' V m' P. ?- b$ q v9 ?计算如下:铜的比热容是0.39J/g*℃
. ?% e/ q& o5 r g- p. I铝的比热容是0.88J/g*℃& M. \" [- V! B8 n4 j }
尼龙的比热容1.68J/g*℃0 T' [8 c) n I8 X9 R" _/ {
手机快充时的发热主要来自电源管理芯片与电池保护板，主板到电池的电流为4.5A，快充时间30min，保护板阻值35mΩ，产生热量1275J) `7 D( {6 C, e: v1 f. B1 Q
电源管理芯片的快充时能量损耗在18%（来自高通QC3.0）20W的充电器，快充时间30min，产生热量6480J6 U1 g! s; }9 j3 H+ @
电池与主板以及其他部件按90g来计算（电池质量约60g），比热容按最大的尼龙来计算。
! V+ [0 t( |6 @3 U+ u: @△t=（6480+1275）J/90g/1.68J/g*℃=51℃
/ ?0 q/ d T& B4 `& r环境温度为理想的25℃，若手机不考虑散热，30分钟快充时间，电池温度将达到76℃！1 ]' y, T; z6 L- w$ @5 K4 O
实际上，充电时产生的热不可能均匀地分布到整个手机上，某些局部的温度会更高。由此可见快充手机的散热多么的重要！& Q* a8 b( U7 r L4 n
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发表于 2016-10-7 15:41
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