手機電池怎么不突破？手機電池技術(shù)什么時候突破？
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手機電池這件事一直很耐人尋味，電池技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)不是一天兩天，為什么電池卻一直沒有什么大的突破呢。
此前，據(jù)外媒CNET8月份的消息，三星正在研究鋰離子電池的替代品。據(jù)Twitter爆料大神Evan Blass稱，三星有望在2020-2021年間推出至少一款配備石墨烯電池的手機。其實，這已經(jīng)不是第一次有消息稱手機電池將會有革命性進(jìn)步，早在2015年就有這種類似的傳聞。
三星也并未官方回復(fù)，所以消息真?zhèn)挝覀儫o從得知。但是手機電池這件事，卻一直很耐人尋味，電池技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)不是一天兩天，為什么電池卻一直沒有什么大的突破呢。
電池技術(shù)一直是制約手機、筆記本等電子設(shè)備甚至新能源汽車發(fā)展的主要因素。尤其在智能手機完成了從硬件、軟件到設(shè)計等一系列跨越式發(fā)展的背景下，電池已成為“吐槽”最多的部件之一。身邊很多朋友都被電池搞得挺嚴(yán)重的，電量不是100%的話，他們就神經(jīng)繃緊，一定要去找根線插上。
在以前的功能機時代，手機的滿電續(xù)航時間通常都在2-3天甚至更長也不稀奇，但到了大屏智能機時代，手機的續(xù)航水平卻一下子降到了一天，甚至還不到。為什么電池的發(fā)展就不適用摩爾定律?為什么減小體積，增大容量對電池來說就那么難?電池的發(fā)展究竟經(jīng)歷了怎樣的歷程?
發(fā)展
上世紀(jì)80年代，世界上第一款真正意義的手機摩托羅拉DynaTAC8000X上市。這款大哥大，重達(dá)2傍(907g)，售價達(dá)到了3995美元!約合25261人民幣!這款手機很多人都用過，更是連見都沒見過，只知道誰能用上大哥大誰就是村里最靚的仔。
那么它的電池呢?瑞典的瓦爾德·馬瓊格爾在1899年發(fā)明出了世界上第一塊鎳鎘電池(Nickel-cadmium battery，通常簡稱NiCd，讀作「nye-cad」)，這種電池以氫氧化鎳(NiOH)及金屬鎘(Cd)作為產(chǎn)生電能的化學(xué)品。通過一系列的改進(jìn)，這款電池被配置在了DynaTAC8000X上。
DynaTAC8000X(天線旁邊就是它的鎳鎘電池)
來，咱湊近點看看他的電池長啥樣。
電池倉內(nèi)部構(gòu)造
作為世界第一款手機，現(xiàn)在手機的老祖宗，要求不能太苛刻。六枚圓柱電池被膠帶捆綁，組成一套輸出電壓為 7.5V 的電池組。相比如今普遍 3.8V 的電池電壓來說，功耗要高出不少。你一定想說，功耗高出這么多，它的性能一定十分喜人吧。嗯，是的，它真正做到了通話20多分鐘，充電10小時。
大哥大除了續(xù)航時間短，充電時間長之外，鎳鉻電池的記憶效應(yīng)也十分嚴(yán)重，用戶不能像現(xiàn)在手機這樣想啥時候充電就啥時候充，必須要用完電池所有電量，不然電池容量長此以往會逐漸縮水。而當(dāng)時設(shè)計師們為了改進(jìn)內(nèi)部空間，以讓電池所占用的體積更小，并且通過采用新的技術(shù)優(yōu)化電路，降低功耗，從而在不斷革新中降低了手機的體積。雖然當(dāng)時一直為人所詬病，但用戶也沒得選擇，你愛用不用。
80年代市面流通電池
但是哪里有壓迫哪里就有反抗，到了90年代，半導(dǎo)體電路技術(shù)的飛躍發(fā)展，導(dǎo)致手機設(shè)計越來越小，可以說那時候，哪家廠商的手機越小，那它就是爆款。但唯獨電池的體積，卻并不能像整機那樣成比例的縮小。
這難不倒想賺錢的手機廠商們，1990年，能量轉(zhuǎn)換裝置公司(Ovonic Battery Co.)發(fā)明了鎳氫電池這種電池技術(shù)成本并沒有比鎳鉻電池增加多少，但電池容量卻有了顯著提升。并且相比鎳鉻電池，鎳氫電池不僅更加環(huán)保，而且記憶效應(yīng)也要好了很多，是非常理想的替代產(chǎn)品。
摩托羅拉成了第一個吃螃蟹的人，這款電池被用在了摩托羅拉 StarTAC上，這款手機的電壓也從傳統(tǒng)的7.5V降到了3.6V，并且更加小巧，手機外形也從大哥大跨越至洋氣的翻蓋風(fēng)格，可謂摩托羅拉為改革者。
StarTAC
StarTAC鎳氫電池
現(xiàn)狀
90年代末期，日本石化巨頭朝日化學(xué)的一個研究小組采用了鈷酸鋰作為正極，石油焦炭作為負(fù)極，溶解有高氯酸鋰的PC作為電解液組裝出第一個電壓接近4V的可充電電池，并且合理地選擇了鋁和銅分別作為正負(fù)極的集流體。索尼得知后，立刻花重金買了這項技術(shù)。
幾乎在交易達(dá)成的同時，索尼內(nèi)部至少成立了六只技術(shù)攻關(guān)小組，采用類似賽馬的機制進(jìn)行技術(shù)開發(fā)。他們將負(fù)極材料從石油焦炭換成石墨，把電解液材料重新?lián)Q成了被拋棄20年之久的EC，最終完成了最后的突破。鋰離子電池時代，終于到來。1990年2月14日這一天，索尼正式對外發(fā)布了一款全新的鋰離子可充電電池。
鋰電池全方面超越(來源 :AESC)
鋰電池的出現(xiàn)，徹底解放了人們對手機的想象，也讓手機的得以以各種天馬行空的樣式出現(xiàn)在人們眼前，各種眼花繚亂的手機功能也逐漸綻放。手機電池的形態(tài)一直在進(jìn)化，并潛移默化的影響著手機的呈現(xiàn)方式，鋰電池也一直沿用至今。還是那句話，一項技術(shù)的進(jìn)步，必將帶動其他產(chǎn)業(yè)共同發(fā)展，一人得道，雞犬升天。
鋰電池的應(yīng)用 手機銷量增速(來源:《新型電池競爭與戰(zhàn)略》)
2007年，蘋果發(fā)布iPhone，正面一塊大屏，一個按鍵，一個聽筒，就是你看到的全部。如此極簡的設(shè)計引起不小轟動，也開創(chuàng)了智能機的時代，一直延續(xù)至今。然而，在智能機時代下，電池再次成為制約手機發(fā)展的瓶頸，因為手機的續(xù)航時間再次回到一天一充的水平。
iPhone電池發(fā)展
電池的發(fā)展似乎又遇到了瓶頸期，沒有新技術(shù)的出現(xiàn)來打破這種局面，那就只能繼續(xù)在電池上面做文章了。
蘋果用 iPhone X 告訴我們，一個鋰離子電池解決不了的問題，那我們就用兩個來解決。但根本問題在于電池依然占據(jù)絕大部分空間，手機的續(xù)航也并沒有突出表現(xiàn)。
iPhoneX雙電池設(shè)計
展望
諾基亞、摩托羅拉為代表的傳統(tǒng)手機廠商在行業(yè)變革中失去了自身的位置，嵌入式的方形鋰電池也失去了市場。2016年在主要的應(yīng)用領(lǐng)域手機市場,方形鋰電池只剩下18.6%的份額，一半用于低端的智能手機，一半用在傳統(tǒng)功能機上。軟包電池近些年包括后幾年，預(yù)計都將成為主流電池。
根據(jù)鋰電聯(lián)盟會2017年計數(shù)據(jù)顯示，軟包鋰電池在3C領(lǐng)域的產(chǎn)量占比接近70%，未來這一數(shù)字有望繼續(xù)提升。
3C市場軟包電池占比逐年提升
而近十年是手機電池容量發(fā)展速度非�？斓臅r期，智能手機電池基本上做到了100%的能量密度提升，平均每年7.2%的增長率。手機電池能量密度有了一個巨大的飛躍，增幅大概為40%。今后電池性能的提升趨勢，一是提升容量，另一種則是采用新型電池。
快充電池
智能手機的普及增加手機的耗電量，加快了對快充技術(shù)的要求。目前行業(yè)普遍利用高壓充電增大充電傳輸功率來減少充電時間，因此保證能量密度的情況下，提高鋰電池對于快速充電的容受能力是技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。
多電芯電池
目前解決手機耗電量逐漸增大的另一解決方案是多電芯電池，超長待機時間使得雙電芯方案可能成為電池發(fā)展的下一個領(lǐng)域。多電芯電池的使用使得Pack廠大幅受益。電芯數(shù)量越多，需要的電池Pack及BMS技術(shù)越復(fù)雜，對pack廠商技術(shù)要求更高，因此，pack環(huán)節(jié)上的附加值越高。
鋰硅電池
2018年3月，美國的兩家科技企業(yè)Sila Technologies 和 Angstron Materials宣布開發(fā)出了一種新的鋰硅電池技術(shù)，并宣稱在未來幾年內(nèi)，這種新型電池技術(shù)能夠落地生產(chǎn)，讓手機、汽車、智能手表電池增加30%甚至更多的電量。
大容量鋰離子電池
2018年7月，美國西北大學(xué)研究團(tuán)隊宣稱研發(fā)出一種全新材料，可用于制造性能穩(wěn)定的大容量鋰離子電池，從而大幅提升智能手機、電動汽車等的續(xù)航時間，甚至可以延長到目前的兩倍多。
固態(tài)電池
和鋰電池不同，固態(tài)電池采用固態(tài)的電解質(zhì)，因此鋰電池電解液漏液的情況在固態(tài)電池身上根本就不會發(fā)生，這也就意味著后者的安全性會更高。
從近年來電池的發(fā)展可以預(yù)見，手機電池仍將按照環(huán)保、安全、耐用的趨勢發(fā)展。我們目前身處在一個技術(shù)爆炸的時代，相信在不久的將來，手機將用上更輕薄、更安全、更耐用、更環(huán)保的電池，以應(yīng)對未來手機擔(dān)負(fù)的更多功能。
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