Samsung Note 7 のバッテリーが爆発するのはなぜですか?

最近、Samsung Note 7が爆発したという報告が頻繁にあり、国内版も影響を受けた（青と金が1台ずつ、どちらもJD.com製）。これに先立ち、中国国家品質監督検査検疫総局は、サムスン（中国）投資有限公司が2016年9月14日から中国本土で2016年7月20日から2016年8月5日の間に製造されたGalaxy Note 7の一部、計1,858台をリコールするとの通知を出していた。

これらの製品は、2016年9月1日の正式販売前に、サムスン公式サイト上のGalaxy Communityなどのチャネルを通じて、下取り方式でテスト体験機として提供されていたものとみられる。

中国国家品質監督検査検疫総局は、リコール対象となったノート7のバッテリーは、陽極と陰極の分離膜が部分的に薄くなり、絶縁テープがプレートコーティングを完全に覆っていないためにショートが発生し、バッテリーが異常に加熱し、極端な場合には発火する可能性があり、安全上の危険があると述べた。

サムスン（中国）投資有限公司は、リコール対象となったデジタル携帯電話について、安全上の危険を排除するため、関連要件を満たす同一モデルの新品デジタル携帯電話を顧客に無償で交換します。

Note 7の爆発の原因は、バッテリーの陽極と陰極の分離膜が局所的に薄くなり、絶縁テープが極板コーティングを完全に覆わず、ショートが発生したためであることがわかります。

バッテリーセパレーターが薄くなるのはなぜですか?間伐によってどのような安全上の危険が生じますか?中国科学院蘇州ナノテクノロジー・ナノバイオニクス研究所の研究者、陳立偉氏がこの問題を解説した。

同氏は、携帯電話に使われているリチウムイオン電池は、正極と負極の間をリチウムイオンが往復することで電池の充電と放電の機能を実現していると述べた。充電時には、充電器の電流によってリチウムイオンが正極から押し出され、これらのリチウムイオンは正極と負極の間の電解質を通って負極に「泳ぎ」ます。放電時には、これらのリチウムイオンが電解質を通って負極から正極に「泳ぎ戻り」、携帯電話が動作するための電力を供給します。このプロセス中、正極と負極が直接接触してはなりません。接触すると短絡が発生し、バッテリーが異常に加熱し、火災や爆発などの危険につながる可能性があります。

バッテリー内の正極と負極が互いに接触せず、その間にリチウムイオンが前後に「泳ぐ」のに十分な電解質があることをどのように保証できるでしょうか?これは、リチウムイオン電池の主要材料であるセパレーターによって実現されます。

では、Note 7 の振動板が薄くなっているのは製造設計上のミスなのでしょうか、それとも他に隠れた理由があるのでしょうか?

陳立偉氏は、携帯電話メーカーがバッテリーの体積エネルギー密度を高め、携帯電話のバッテリー寿命を延ばすために、より薄い振動板材料を使用したためではないかと推測した。しかし、ダイヤフラム材料の品質管理が不十分であったり、工程上の欠陥があったりしたために、ダイヤフラムが局所的に薄くなり、正極と負極を効果的に分離できなくなり、電池の安全性に問題が生じました。

陳立偉氏は、携帯電話メーカーは電池の体積エネルギー密度を非常に懸念していると述べた。 「ほぼすべてのメーカーは、バッテリー寿命を延ばすために、限られた容量により多くの電力を詰め込むよう努めています。」

しかし、バッテリーのエネルギー密度を向上させるには長いプロセスが必要であるという点で業界内のコンセンサスがあります。陳立偉氏は記者団に次のように説明した。「エネルギー貯蔵産業とエレクトロニクス産業の発展法則は大きく異なります。後者はよく知られているムーアの法則で、集積回路チップに収容できるトランジスタの数は指数関数的に増加し、約18か月ごとに2倍になります。一方、バッテリーの性能向上プロセスは段階的です。既存のバッテリー材料に基づくと、エネルギー密度が年間2％～3％増加するのはすでにかなり良いことです。」そのため、電子製品の性能向上とバッテリーのエネルギー密度向上の間には大きなギャップがあり、時間の経過とともに拡大し続けています。

陳立偉氏は、携帯電話のバッテリーのエネルギー密度が現在「限界」に近づいていることを認めた。より小さな容積でより多くのエネルギーを供給するために、メーカーは補助材料が占めるスペースを圧縮し、バッテリーを「スリム化」する方法を見つけるしかありません。

しかし、携帯電話用リチウム電池では「薄型化」と「安全性」を両立することは困難です。

「同じバッテリーでも、セパレーターが薄くなり、この部分の体積が減れば、もう少し多くの正極材料と負極材料を充填することができ、携帯電話のバッテリーエネルギー密度とバッテリー寿命を向上させることができます。しかし、セパレーターが薄くなるほど、プロセスに対する要件は厳しくなります。わずかな品質欠陥やバッテリープロセスのエラーにより、セパレーターの欠陥が発生し、バッテリーの短絡につながる可能性があります。」陳立偉氏はそのリスクを指摘した。

最後に、陳立偉氏は、バッテリーはエネルギーを蓄える装置であり、その安全性は常に最優先事項であるべきだと主張した。したがって、より高いエネルギー密度のバッテリーを追求する一方で、バッテリーの安全性を無視してはなりません。

今日頭条の青雲計画と百家曼の百+計画の受賞者、2019年百度デジタル著者オブザイヤー、百家曼テクノロジー分野最人気著者、2019年捜狗テクノロジー文化著者、2021年百家曼季刊影響力のあるクリエイターとして、2013年捜狐最優秀業界メディア人、2015年中国ニューメディア起業家コンテスト北京3位、2015年光芒体験賞、2015年中国ニューメディア起業家コンテスト決勝3位、2018年百度ダイナミック年間有力セレブなど、多数の賞を受賞しています。