iPhone 16 正式推出后,各方拆解也如约而至,不少博主发现 iPhone 16 Pro 用上了钢制外壳的电池。
结合近期黎巴嫩事件热度居高不下,网络上一时出现大批关于 iPhone 16 电池的阴谋论判断,有人认为钢壳电池会将内部的热量和压力更长时间地封闭在电池中,聚积的压力会让爆炸更猛烈;也有人认为电池的钢壳在爆炸事件中可能会产生更多危险的碎片,成为伤人的「弹片」……
但事实显然并非如此。
在讨论钢壳电池的争议之前,我们需要了解手机爆炸的可能性及其背后的原因。
锂电池是手机中唯一具备高能量密度的组件,由于其化学活性高,且在充放电过程中容易产生短路、热失控等问题,因此是最有可能引发爆炸的部件。
相比之下,手机的其他元件不涉及能量存储或复杂的化学反应,风险较小。大量手机爆炸案例也进一步证明,电池问题是爆炸的主要原因。
▲ iPhone 16 元器件扫描,图片来自 iFixit
除了外力损伤、过充电或过放电等因素以外,一般情况下,锂电池的短路是由于在充放电过程中锂离子不均匀沉积在负极,形成锂枝晶(Li dendrites)。
这些细长的金属锂结构像树枝一样延伸,慢慢积累,最终可能刺穿电池内部的隔膜。隔膜是正负极之间的唯一物理屏障,一旦被锂枝晶刺破,正负极就直接接触,导致电池内部发生不正常的放电现象。
▲ 锂枝晶生长刺破隔膜引发电池起火,图来自 YND 科研绘图
随着大电流通过电池内部,电池产生大量的热量,热量无法及时散出,只能堆积在电池内部,导致内部温度急剧上升。而随着温度升高,电池内部的化学反应变得异常活跃,化学物质开始分解并释放出更多的热量和可燃气体。
电池结构因为气体和热量的积累开始膨胀,表现在外部就是电池鼓包的现象。如果这一过程持续,电池外壳的物理强度逐渐无法承受内部压力,最终可能导致电池破裂甚至是燃烧,这一连串的过程就是电池因短路导致的热失控现象。
▲ 锂电池的热失控现象,图片来自电子发烧友网
为了应对可能出现的问题,苹果为 iPhone 16 的钢壳电池安全上了几道「保险」。钢制材料物理性质稳定,抗压力远高于铝等其他材质,能够最大程度上防止电池形变或破裂,即使出现问题也很难像部分网友猜测那样,直接碎成大量碎片的情况。
新增的「泄压阀」设计能够在电池内部压力升高时,即时释放多余压力,减轻因短路出现的热失控现象。由于锂电池的热失控需要一个过程,即使真的出现危险,也能给人留出一定的反应时间。
黎巴嫩爆炸事件的起因虽然至今仍无定论,单凭电池的能量难以造成如此巨大的威力,不少人怀疑是设备的生产链除了问题或运输途中被「动了手脚」。
这样的事情在生产链条模糊、品牌授权混乱的 BP 机、对讲机领域或许还有可能发生,但对于生产链明晰、结构紧密的手机而言,想在这其中的某个环节改装或许难比登天。
众所周知 iPhone 16 生产线大部分在中国,为了尽可能做到标准化,其生产流程已经高度透明。从元件采购、生产组装到运输销售,各个环节都要受到严格的监控和审查;iPhone 为了将内部空间最大化利用,布局经过精心设计,在组装过程中,一些尘土都有可能会影响到一些最终效果,更不必说塞进去几十克高爆炸药这种情况。
▲ 图片来自博主 @楼斌 Robin
此外,在今年苹果发布会上,我们还看到了苹果在软件层面的保护措施。iPhone 16 内置了智能电池管理系统,通过实时监控电池的温度、电压和电流,能够在检测到异常时及时触发电源保护机制,进一步减少过热和短路的可能性。相关手机厂商负责人表示:
4G、5G 手机,从通信层面,操作系统层面,应用层面,电池管理层面上一堆隐私安全的策略。此外,电池管理层面, 手机烫了,例如超过 80 度,就会硬性关机了。硬件传感器加硬件开关可以实现硬性关机,这个不是软件逻辑,黑客是黑不了的。
实际上,钢壳电池在被广泛应用,目前绝大部分笔记本电脑电池、新能源车电池及日常家用电池均为钢壳:特斯拉 4680 电池外壳使用的就是约 635μm 镀镍不锈钢壳。
▲ 博主拆解特斯拉 Model Y 内部的 4680 电池,图片来自 E 电网
日常家用的 5 号电池、7 号电池,绝大多数使用的同样是不锈钢薄壳;钢壳的扣式电池更是已经成为了很多可穿戴设备、小型电子产品的标配。
如果简单地将钢壳与爆炸联系在一起,认为钢壳电池会在爆炸时变成「碎片手雷」,显然是忽视了我们身边早已被钢壳电池包围的现实。
苹果也并非第一次使用钢壳电池,TechInsights 在 2019 年就曾在拆解中发现苹果在 Apple Watch 上使用金属壳电池。苹果在同一年申请了一项金属壳电池的专利,其中显示金属外壳与电池之间存在隔绝层,金属壳可连接公共接地,允许其他组件接触金属外壳而不会短路,还能通过减少电池外壳和其他组件的间隔优化设备的可用空间。
▲ Apple Watch Series 7 拆解图
TechInsights 比较了 Apple Watch Series 7 电池与更大版本电池,显示在不减少单位面积容量的情况下,钢壳电池减少了约 10% 的覆盖面积,41mm 版本的手表因为使用钢壳电池,其电池却拥有更大体积。
▲ Apple Watch Series 7 两个尺寸电池的比较,图片来自电子工程专辑网
郭明錤此前曾爆料,新电池密度将增加 5-10%,博主 @楼斌 Robin 也对 iPhone 16 Pro 进行了拆解,发现该电池容量为 3582mAh,相比上一代增加了 308mAh,使用了 ATL 电芯,其内部电芯基本填满了整个空间,能量密度达到了 764Wh/L,相比上代有明显提升。显然 iPhone 16 Pro 使用的金属外壳电池很有可能是此前手表曾使用过的技术,其安全性已经得到了时间的验证。
▲ 图片来自 @微积分 WekiHome
除了钢质外壳本身为产品体验带来的提升以外,苹果此次换壳很大程度上也是来自于「外力」的影响。
2023 年,欧盟通过了《欧盟电池和废电池法规》,要求所有家用电器和消费电子产品中的电池都应易于拆卸和更换,以提高产品的可维修性和减少电子废物。
拆解中我们也可以看到,苹果为了提升「可维修性」,还为 iPhone 16 系列部分机型改进了电池与主板的粘贴技术。
iFixit 发现,使用 20V 电压就能让 iPhone 16 的电池在 5 秒内解除粘合,相比前代方便很多。在 5V 电压下也只需要 6 分钟多一点,相当于使用另一块电池就可以完成 iPhone 16 的电池拆卸。
▲ 两种黏剂对比,图片来自 tesa
相关技术的公开论文《揭示电诱导粘合脱粘机制:一种光谱-显微研究(Unraveling the Mechanism of Electrically Induced Adhesive Debonding: A Spectro-Microscopic Study)》介绍:
当通电时,这种新粘合物中的分子链会发生重新排列,从而增强其粘附能力,并且在电场作用下,可以更快地完成自愈合过程,进一步提升材料的耐用性和可重复使用性。
显然这一材料的引入就是为了提高 iPhone 电池的可维修性,使其成为了 iPhone 史上最容易维修的一代。
▲ iFixit 发现:在通电时,如果极性正确,粘合剂会粘在电池上,并使框架保持干净(右)。如果极性相反,粘合剂会粘在框架上(左)
不仅是粘合物的升级,为了增加粘合物的接触面积以提高性能,苹果还专门给框架的凹槽加工制作了粗糙的表面,在 Evident Scientific 的显微镜特写中,我们可以看到其工艺非常漂亮。
▲ 显微镜下的特写,图片来自 Evident Scientific
不过也有拆解博主指出,目前只有 iPhone 16 Pro 用的才是不锈钢外壳,iPhone 16&Plus 依然用的是铝塑软包电池,这就不得不提不锈钢电池的一些缺点。
不锈钢外壳相比铝合金更加坚固、耐用,具备更高的抗冲击性,但重量相较也更高,此次 iPhone 16 Pro 据拆解者介绍比上一代足足重了 7.1g。而铝合金不仅重量更轻,成本也相对较低,因此常用于标准版 iPhone 中,以控制生产成本,吸引更广泛的用户群体。
而不锈钢外壳更强的耐腐蚀性及硬度,这也意味着更高的加工成本,苹果此次「厚此薄彼」或许就是出自成本及性价比的考虑。
▲ 完全拆解的 iPhone 16 Pro,图片来自 YouTube 博主 Rewa Technology
现代生活处处离不开电子产品,重视产品安全无论怎样强调也不过分,但无论从材料、技术原理、成熟度,还是严格的监管、生产链的管理,我们都能看到,改变电池外壳材质并不会像谣言所说让手机变成「炸弹」。
更重要的是,即使不使用 iPhone 16 Pro,我们每时每刻仍然也在接触各式各样采用钢壳电池的产品。
也许是由于我们的信任已经被消耗太多,才让黎巴嫩事件成为了大众情绪的「引爆点」。