Причина взрывов Note 7. Целая цепочка событий, которая привела к взрывам

Samsung Galaxy Note 7 уже снят с производства, а сама компания объявила об отзыве всех проданных экземпляров. И вроде бы все уже знают, что причина тому — рандомные воспламенения и взрывы, которые чаще всего проявляются либо во время зарядки, либо во время высокой нагрузки. Компания даже обвинила во всех бедах собственные новые аккумуляторы SDI, которые в Note 7 заменили старые ATL. Однако после замены аккумуляторов SDI на ATL смартфоны продолжили взрываться. До сих пор никто не знает официальной причины такого опасного поведения этих гаджетов. Ну аккумуляторы, ну взрываются. Есть ли у этой проблемы какое-то техническое объяснение или же взрывы Note 7 — это лишь диверсия, чтобы обрушить репутацию Samsung? Почему именно Note 7 взрываются чаще всех других телефонов? Почему компания с таким опытом в смартфоностроении проглядела такую большую ошибку? Может быть всё дело в людях, которые использовали смартфоны не по назначению?

Да, история Note 7 уже, по сути, завершилась. Но она оставила после себя слишком много вопросов. Я не технолог, но используя своё инженерное образование и всю доступную техническую информацию о современных смартфонах, я попытался докопаться до истины. Моё расследование сугубо любительское, но основано на существующих технических данных. Если среди наших читателей окажется профессионал, который смыслит в этом больше, я с удовольствием добавлю его мнение в этот материал. Итак, поехали.

1. Устаревшие аккумуляторы

Мы все давно жалуемся  на то, что современные аккумуляторы перестали соответствовать требованиям современной техники. Сегодня смартфоны умеют не только звонить и писать SMS-ки, а ещё проигрывать 4К-видео, играть в «тяжёлые» игры, постоянно отслеживать GPS-координаты, принимать сигнал Wi-Fi, синхронизироваться по Bluetooth с кучей других гаджетов, быстро заряжаться, поддерживать работу сверхчёткого дисплея и наворотов типа 3D Touch. И всё это одновременно.

Если заставить человека одновременно писать рабочее письмо, слушать лекцию и смотреть художественный фильм, его мозг закипит и не сможет обрабатывать такое большое количество сознательных действий (за редким исключением типа Юлия Цезаря). Так и в случае со смартфоном. У него есть определённый порог операций, которые он может обрабатывать без особенных усилий. Всё, что сверх этого, сказывается на работоспособности. Смартфон или жрёт батарею как сумасшедший, или тормозит, или вообще зависает, или всё сразу.

При этом у смартфона на всё про всё есть всего-лишь один небольшой аккумулятор, который позволяет ему быть мобильным. И хоть ёмкость этих аккумуляторов заметно выросла с развитием технологий, её всё равно недостаточно, чтобы поддерживать такие энергоёмкие гаджеты. А мода ведь диктует ещё и минимальную толщину устройства, из-за которой аккумуляторы вынуждены быть небольшими.

Пользователи несколько лет как жалуются, что телефон приходится заряжать минимум раз в день, хотя ещё лет 10 назад твоя трубка могла продержаться неделю, а то и две. Некоторые стартапы и даже крупные компании пытаются решить этот вопрос разработкой принципиально новых технологий аккумуляторов. В новостях то и дело проскакивают разработки от солнечных панелей для смартфонов до мини-реакторов для мобильных устройств. Но больше об этих идеях ничего и не слышно. Поговаривают, что компании не готовы тратиться на новые технологии, которые не принесут прибыль, пока полностью не исчерпают предыдущую. Проще говоря, новые аккумуляторы в смартфонах мы увидим только тогда, когда для поддержания дня жизни одного смартфона не будет хватать даже парочки дополнительных пауэрбанков. Но может быть это произойдёт раньше и виной этому будет Note 7? Как говорится: нет худа без добра.

1.2 Литий-ионные взрывы

Литий-ионные батареи — самые на сегодня популярные для мобильной техники. Эта технология достаточно старая, но чтобы она могла поддерживать работу современных устройств её периодически дорабатывают. Так обычные литий-ионные батарейки однажды обзавелись контроллером, который предотвращает её перенапряжение во время зарядки. Возможно в этом кроется загадка взрывов Note 7.

Дело в том, что относительно новая технология быстрой зарядки гораздо быстрее изнашивает батарею устройства. Если батарея сама по себе исправна, то она просто быстрее умирает. Если же в технологии допущены какие-то ошибки, быстрая зарядка становится губительной не только для самой батареи, а ещё и для смартфона, и даже для его хозяина. При сбое в работе литий-ионной батарейки электролиты внутри аккумулятора как будто закипают и, вступая в реакцию с другими элементами батареи, образуют газ, который и приводит к воспламенению. К такому сценарию может привести слишком быстрая зарядка, позднее реагирование контроллера (или его несрабатывание), несовместимость с зарядным устройством, перенапряжение, удар, перезарядка, слишком низкие или высокие температуры окружающей среды, короткое замыкание, сдавливание, внутреннее повреждение батареи, её старость или брак. Программные и физические контроллеры часто решают все эти проблемы, но так происходит далеко не всегда, особенно если сбой касается плохой конструкции или брака при изготовлении.

Взрывы техники на подобных аккумуляторах вещь не редкая. В США в своё время повсеместно запрещали ховерборды из-за частого воспламенения. По этой же причине взрывались и iPhone, и Xiaomi и другие смартфоны. Но с Note 7 что-то пошло совсем не так.

2. Всё дело в красоте

Как я уже писал выше, смартфонам сейчас приходится жертвовать автономностью и даже безопасностью в угоду толщине и красоте. Какая разница, что у техники внутри, если эта техника невероятна красива? Примерно так происходит, например, с высокими каблуками у девушек — ноги удлиняет, но мышцы устают страшно, а некоторые даже получают увечья. Красота требует жертв! Но одно дело каждый вечер делать массаж ног после целого дня на красивых каблуках, а совсем другое — лежать в ожоговом отделении, переживать несколько пересадок кожи и всё из-за того, чтобы звонить с красивого смартфона.

Galaxy Note 7 отличается дизайном от всех предыдущих смартфонов компании. Если смотреть на него с торца, то видно, что он стал закруглён со всех сторон. И со стороны нового загнутого как у Edge экрана, и со стороны крышки. При этом, внутренние детали всё ещё стандартно прямоугольные и хотя кажется, что внутри всё умещается, из-за скруглённых краёв внутри корпуса место с каждой стороны уменьшилось на парочку десятков микрометров. Опять же, внешне всё выглядит хорошо, все детали внутри смартфона без проблем встали на свои места и вообще устройство даже как-то умудрилось пройти все проверки качества на заводе.

При этом, батареи Note 7  (а может и любого другого смартфона) сконструированы таким образом, что вся их площадь была полезной. А именно, вплоть до самых краёв, батарейка была заполнена внутренними элементами и пластины, которые в обычном состоянии не давали замкнуться катоду и аноду, оказались в опасной близости от края.

Если вспомнить, что мы имеем закруглённый корпус, который скрадывает немножко внутреннего расстояния и близко лежащие к краю изоляционные пластины, мы получаем небольшое сдавливание стенок аккумулятора, которые деформируют пластины. Из-за этого происходит замыкание, электролиты очень быстро нагреваются, образуется газ, воспламенение и взрыв. Это я уже описывал в предыдущем пункте.

Помимо этой проблемы у новых аккумуляторов SDI были проблемы с качеством сборки. Внутренняя изоляция была слабой и даже из-за незначительного давления риск короткого замыкания был выше, чем в любой другой батарее даже с деформированными пластинами.

3. Почему не сработал план по замене устройств?

Почему тогда стали взрываться аккумуляторы из «безопасной» партии? Этот вопрос ещё более таинственный. Возможно они также слегка не подходили по размеру. Возможно из-за производственной спешки был допущен брак во всей партии. Возможно был дефект в контроллерах, или программных анализаторах. Возможно дело в технологии быстрой зарядки, которую надо было тщательнее проработать именно под Note 7. А возможно, дело было уже в людях, которые хотели поспекулировать на бедах Samsung и они специально доводили «безопасные» смартфоны до взрывов. Как я описывал в пункте 1.2 — это не такая уж сложная задача — роняй телефон, заряжай его быстрой зарядкой с неподходящим амперажем, при этом загружая его по полной.

4. Можно использовать провал в свою пользу

На самом деле, это всё выглядит как череда технологических ошибок, растиражированная в СМИ, с добавленными подставными историями. На выходе мы получаем «взрывоопасный» микс, который и стоил Note 7 жизни.

На самом деле производители уже перестали удивлять пользователей новыми камерами и степенями нажатия на дисплей. Может быть такой крупный провал Samsung подтолкнёт его к выпуску Note 8 с принципиально новой батареей, которая будет способна работать неделю? Может быть эта ошибка потом сделает компанию инноватором, в звании которого она борется с Apple? Такое заглаживание вины было бы идеальным. Однако как поступит Samsung, предугадать сложно.