從誕生至今,智能手機就一直與手機續(xù)航展開艱苦卓絕的斗爭,動態(tài)調整SoC的內(nèi)核運行頻率、PSR自刷新、Nega負液晶、協(xié)處理器、VOOC快充以及系統(tǒng)內(nèi)置的“省電模式”,不管廠商在產(chǎn)品中采取各種省電設計,智能手機在續(xù)航上保持著一天一充的節(jié)奏。
似乎廠商為了解決續(xù)航用盡了渾身解數(shù),都無法讓智能手機獲得功能機那樣的待機時間,提升電池的容量以及各種節(jié)電方法仍擋不住越來越耗電的手機元件。屏幕、處理器、4G網(wǎng)絡無時無刻不在消耗著電池電量,更重要的是手機電池的容量提升到3000mAh之后,再難獲得更大的容量,這我們就得從電池本身說起。
看似停滯不前的電池技術
從鋰離子電池逐漸取代鎳氫電池后,在消費者眼中我們現(xiàn)階段使用的電池除了容量的提升之外,并沒有革命性的進步了。智能手機的待機時間越來越短更加堅定了他們的看法,隨著手機硬件呈幾何倍數(shù)的增長,進步緩慢的手機電池似乎嚴重影響了智能手機的待機時間,相信經(jīng)歷過功能機時代的用戶很難接受一天都不到的使用時間。
其實,伴隨著手機技術的發(fā)展,手機電池也在不斷地進步。鎳氫電池到鋰離子電池,再到Li離子聚合物電池,不斷進步的電池技術已經(jīng)給了我們這個時代最好的商用級的電池,能量密度提升、電池體積縮小以及更多充放電次數(shù)的鋰離子聚合物電池支持了現(xiàn)階段手機的發(fā)展。
當電池從鎳氫步入鋰離子后,電池電芯技術進入了全新的化學電池控制時代。在提高電芯能量密度的同時,電池設計的改變與化學物質的變化也使得電池的關鍵參數(shù)得以長足地提高。當然,鋰離子并不是現(xiàn)階段手機電池的最終形態(tài),鋰離子聚合物電池便是現(xiàn)階段我們擁有的最好的商用級電池。鋰離子聚合物電池電芯跟鋰離子電池電芯相似,使用碳作為陽極,金屬氧化物作為陰極,凝膠體作為電解液,采用凝膠體隔膜作為絕緣體。它與傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池區(qū)別在于電解質的不同。鋰離子電池使用的是液體電解質,而聚合物鋰離子電池則以固體聚合物電解質來代替。
鋰離子聚合物電池具有更大的容量和更高的能量密度。與Li離子電池相似,它的自放電的漏電流也很小。鋰離子聚合物電池技術的發(fā)展很大程度上提高了電池的能量密度、使用壽命、工作溫度和存儲時間,這種電池的能量使用效率非常高。外形上,鋰離子聚合物電池使用塑料容器,比鋰離子電池的金屬外殼有可塑性的優(yōu)勢,這便為超薄智能手機的出現(xiàn)帶來了可能。不過,鋰離子聚合物電池也容易受外力影響產(chǎn)生膨脹,在手機廠商工藝獲得巨大提升后,手機因電池膨脹而損壞已經(jīng)是個例。
鋰離子電池按照正極材料分類有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元,按照電解液分有聚合物、液體電解液,雖然說聚合物充當電解質在穩(wěn)定性和充放電上有不錯的優(yōu)勢,但總的來說這些電池的能量密度相差無幾。隨著工藝的進步,每年電池的能量密度都在小幅提升,電壓也稍有升高,但是要做大電量,最直接的辦法還是增加電池體積。
所以說,現(xiàn)階段鋰離子聚合物電池已經(jīng)是最好也是最為成熟的商用級產(chǎn)品,手機在電池續(xù)航能力方面沒全新的突破,只是電池材料上的瓶頸問題,在出現(xiàn)新型電池材料前,電池想要在技術上突破只能是紙上談兵,提升續(xù)航能力只能擴大電池體積。
百花齊放的“下一代”電池技術
我們在任意一個搜索引擎中以“手機電池”為關鍵詞進行搜索,各種電池突破的文章鋪天蓋地的襲來,看似電池技術真的將獲得巨大的突破,充電時間大大縮短續(xù)航時間翻倍提升。其實關于“下一代的革命性電池技術”,我們已經(jīng)聽過太多的版本了,除了最接近現(xiàn)實可裝在更小空間里提供更多能量且穩(wěn)定性更好的石墨烯電池外,更多的電池技術更像是實驗室級產(chǎn)品,融入硅珠鋰離子電池有更多的能量密度,還沒解決無法儲存能量的超級電容,甚至還有更加離奇的空氣電極技術,據(jù)說這項技術結合了碳納米材料和碳納米管等前沿科技,通過物理重組以讓電池在微觀層面獲得更好的壽命。這些聽起來運用在手機上都很不錯,但是它們基本上沒有一項能夠達到消費級。
好在,2015年3月首款石墨烯手機在重慶發(fā)布,或許是工程產(chǎn)品,我們并沒有獲得石墨烯手機續(xù)航能力的具體參數(shù)。同時坐落在硅谷的Amprius公司,也宣布創(chuàng)造出了全新的鋰離子電池,通過硅和碳的混合單元,可以容納比現(xiàn)有方案多20%能量的電池,不過他們的最終目標是開發(fā)出比現(xiàn)有電池方案提升50%的鋰離子聚合物電池,這都需要一定時間的等待。
隨著電動汽車市場的不斷發(fā)展,汽車行業(yè)介入電池發(fā)展以此來獲得更加出色的電池技術相信是一個必然的過程,當能源開發(fā)商獲得汽車制造商的資金支持后,開發(fā)速度能明顯加快,電池技術有任何一點微小的進步,將對手機行業(yè)以及電動汽車行業(yè),還有更多產(chǎn)品構成深遠的影響。