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iPhone 8 电池爆炸带来的思考和启发

文章来源:今山电子  2017-10-12

标签:iPhone8电池PI膜

最近iPhone 8 手机发生严重电池鼓包事件,对苹果造成不小影响。根据相关公开资料,iPhone 8 手机电池由SDI和LG CHEM 供应,而且韩国媒体也指出此电池与当初韩国三星手机爆炸用的锂电池是同一家电池厂SDI 供应的 。

 

锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。随着数码产品如手机、笔记本电脑等产品的广泛使用,锂离子电池以优异的性能在这类产品中得到广泛应用。锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料,石墨为负极材料, 使用非水电解质的电池,也就是包含正极材料,负极材料,隔膜和电解液!  

目前主流的锂电池封装为软包形式,手机中用的电池正确名称应该叫 :锂离子聚合物软包电池 。锂电池采用铝塑膜封装,铝塑膜由外层尼龙层/粘合剂/中间层铝箔/粘合剂/内层热封层共五层组成,每层功能要求都比较高。基本被日本供应商掌控,这里不做阐述。

由于铝塑复合膜是薄膜,在包覆电池的时候,势必会留有封口。为了增加安全,在封口处需要一种特殊的耐高温胶带包覆,防止电解液泄漏或者气体泄漏,这些有害物质会损坏手机,遇到电也会燃烧爆炸。

这时候聚酰亚胺(PI)胶带也就是俗称的KAPTON 胶带就有了发挥的空间。PI 本身有耐温,耐化学性和机械强度,阻燃无卤等功能,所以配合胶水成为封口包边的第一选择材料。

胶水部分,由于涂压敏胶黏剂粘性高的特点,一直被广泛应用在这里,但这次危机后,其阻燃性差的缺点也被市场所质疑,所以后期阻燃和耐高温特点的胶水必然也是客户要首选的目标。

由于聚酰亚胺薄膜本身是黄色透明的薄膜,不利于保护产品涉及的行业机密和美观方面,所以苹果最早在行业内采用哑黑PI 做为包边材料和覆盖膜材料。国外杜邦最早在这块耕耘,份额也最大。

 

从2010年开始宁波今山电子材料有限公司在国内自主研发的黑色PI膜就开始应用在苹果的终端产品中的锂电池包覆上。

由于低哑光度和L.A.B值的要求,用户会在黑色PI表面涂哑光油, 目的是调节光泽度, 涂层中只是加了少量的绝缘二氧化硅哑光粉,因此不太容易掉出粉体。这种工艺已经被客户认可。

聚酰亚胺由于生产工艺的复杂性和产量的局限性,价格一直居高不下,特别有颜色PI更是难上加难。黑色PI是将少量纳米级炭黑分子混合加入亚胺前聚体,经过高温亚胺化处理后,包裹进聚酰亚胺分子团中,降低薄膜透光率。较黄色PI 除少量降低绝缘系数(在电子行业不影响性能)外,不影响任何做为聚酰亚胺的特性。

随着这几年价格竞争激烈,下游客户也开始采用在黄色PI上面涂黑色哑光油墨的工艺,来降低成本,跟黑膜市场竞争。同时对于纯黑PI涂哑光油和黄PI涂黑色哑光油墨之间, 终端研发人员对于黑膜的具体区别也可能不是很了解。

黑色PI涂哑光油与黄色PI涂黑色哑光油墨对比

黑色PI涂哑光油:黑色聚酰亚胺薄膜涂哑光油

黄色PI涂黑色油墨:黄色聚酰亚胺薄膜上涂黑色哑光油墨

 

以上对于黑色PI涂哑光油和黄色PI表面涂黑色哑光油墨进行了对比 。

黄色PI涂黑色哑光油墨, 首先要遮黑其次是光泽度, 那么为了遮黑, 碳粉在油墨中的浓度是很高的, 涂层越薄, 碳粉的浓度比例就越高, 因此碳粉在油墨中的牢度就越低。虽然是遮盖哑黑了, 但是碳粉很容易在外力作用下掉出来。

苹果以前不炸,用的电池包边还是黑色PI涂哑光油的, 现在用了SDI电池炸了, 而SDI 电池的包边用的是黄色PI涂黑色哑光油墨的。

黄染黑PI在手机中一定会存在很大风险。


 

那么无线充电里面用到的黑色PI胶粘材料是不是也存在着同样的掉出碳粉风险? 无线充电模块由于有一个热压工艺,要求一定要用黑色PI 胶带。最初设计图纸也要求这样。但有些人为因素,在后期有人为了追求更多利润,改变了设计,采用黄色PI涂黑色哑光油墨。

随着手机越来越轻薄, 其内部结构的紧密程度越来越高,内部的绝缘塑胶类材料在受热摩擦冲击等外力作用下不能有任何的掉粉现象产生。如果出现掉粉或者掉出碳粉等细微颗粒, 那么它在手机中产生的破坏不是我们所能想像的。碳粉粉末在手机内部接触电,也会增加手机鼓胀甚至胀裂的风险。我们的这些思考是否会对手机行业的工程师们有所启发和帮助?

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