鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1191次 | 2018年12月03日
手機(jī)鋰電池是時(shí)候?qū)ふ艺嬲募夹g(shù)了
消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)(筆記本、手機(jī)、MP3等)作為鋰離子電池(下稱鋰電池)最早的“東家”,為鋰電池的推廣做出了巨大的貢獻(xiàn)。今天,智能手機(jī)大行其道,電池再一次成為了制約智能手機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。
對(duì)于電池技術(shù)的描述,一般有質(zhì)量比能量和體積比能量?jī)煞N說(shuō)法:1質(zhì)量比能量,就是單位質(zhì)量下電池所攜帶的能量的多少,比如電動(dòng)車、電動(dòng)汽車市場(chǎng)對(duì)于電池的理解,多是以單位質(zhì)量比能量去描述的。2體積比能量,一般指電池單位體積下所承載的能量值。目前主流手機(jī)電池的容量在2000~3500mAH,這樣的容量的電池,其質(zhì)量往往只有幾十克,所以在移動(dòng)消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)中,更關(guān)心的是電池的體積大小。
目前的科技發(fā)展來(lái)看,手機(jī)芯片可以輕輕松松的做的更小,就摩爾定律簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是每隔幾年晶體管都會(huì)變得更小,讓芯片能夠容納更多,從而提高處理能力。但電池領(lǐng)域卻不是這樣?!霸谖⑻幚砥黝I(lǐng)域,一切都只為了把東西做得更小。但到了鋰離子電池,如果你想提高能量密度,換句話說(shuō)就是增加手機(jī)的續(xù)航時(shí)間,那你就必須要從根本上改變電池里的材料?!边@當(dāng)然不會(huì)是“那就換材料唄”那么簡(jiǎn)單,因?yàn)閮?nèi)部材料組成的平衡哪怕有一點(diǎn)不對(duì)都可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的問(wèn)題。
三星GalaxyNote7的爆炸事件震驚了整個(gè)業(yè)界,這也讓人們?cè)谘芯繒r(shí)變得更加小心翼翼,更重視每一步的測(cè)試。業(yè)內(nèi)人士透露說(shuō)此前許多廠商都開始抱有僥幸心理,想要強(qiáng)行推進(jìn)電池能量密度的增長(zhǎng)。三星電池事件是一個(gè)警醒,迫使所有人的節(jié)奏都慢了下來(lái)——當(dāng)然了,注意安全肯定是一件好事。
回顧十年手機(jī)電池的發(fā)展,大概可以分為三個(gè)階段。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
第一個(gè)階段,鋰離子聚合物電池的興起。
傳統(tǒng)的鋰離子電池使用的是普通液態(tài)鋰電解質(zhì),但缺點(diǎn)是體積大,電能轉(zhuǎn)化率低。像老一代大塊頭摩托羅拉,電池大小就占手機(jī)厚度的二分之一,雖說(shuō)那時(shí)候的手機(jī)待機(jī)兩三天也沒(méi)問(wèn)題,但那時(shí)候的手機(jī)是1.4英寸的灰度屏幕,才96×65像素點(diǎn)。在2005年以后,聚合物電解質(zhì)的鋰離子電池開始嶄露頭角。相對(duì)于之前的液態(tài)鋰離子電池來(lái)說(shuō),聚合物鋰離子電池除了在電化學(xué)特性上更有優(yōu)勢(shì)外,更重要的,是塑型更加靈活,能讓電池做的更薄,體積利用率更高。
第二個(gè)階段,手機(jī)電池的穩(wěn)定期。
2010年以前,尤其是2007年以前,鋰離子聚合物電池的興起讓手機(jī)電池容量有了長(zhǎng)足的提高。但是隨著技術(shù)的成熟,電池比能量提高的速度開始減緩。更重要的是,隨著電池能量的加大,安全問(wèn)題開始浮現(xiàn)在我們眼前。很多廠家開始著眼于提高電池的安全性指標(biāo),在電池的外殼防護(hù)上下了一些功夫。雖然不能提升電池的能量密度,但是在長(zhǎng)期發(fā)展來(lái)看,還是必要的。因?yàn)槟芰棵芏仍黾樱霈F(xiàn)問(wèn)題的損失也會(huì)越大。
第三個(gè)階段,手機(jī)電池的第二次能量密度提升。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
到2013年以后,手機(jī)電池開始有一次的提升了能量密度。這里面有材料的原因,電池廠家通過(guò)改善工藝,提高了材料的壓實(shí)密度,或通過(guò)其他的手段,讓電池的容量有了進(jìn)步。同時(shí),繼iphone之后,市場(chǎng)上手機(jī)電池變得不可拆卸。通過(guò)電池和手機(jī)的“一體化”,省去了原來(lái)電池的硬殼保護(hù),提升了電池的能量密度,或者根據(jù)電池結(jié)構(gòu),開發(fā)異型電池等。除此以外,更直接的一種方法,是提高電池的電壓。普遍的,通過(guò)將電壓平臺(tái)提高0.1V左右,提高電池的能量。目前,主流的手機(jī)電池能量密度保持在600Wh/L左右,有些廠家的產(chǎn)品會(huì)稍微高一些,比如小米手機(jī),電池能量密度在620Wh/L以上,但受限于技術(shù)電池的能量密度也是有臨界點(diǎn)的。曾有報(bào)道說(shuō),當(dāng)能量密度達(dá)到700Wh/L的時(shí)候,可能使電池的可充分循環(huán)壽命小于300次,爆炸的隱患大大增加。
第四個(gè)階段,手機(jī)電池的新探索
三星近日展示了最新型電池原型,不僅使可穿戴設(shè)備續(xù)航能力更強(qiáng)大,薄薄的,還能夠彎曲以配合人體輪廓,該電池厚度僅有3mm,三星表示該電池將應(yīng)用于可穿戴設(shè)備上,包括VR設(shè)備、智能眼鏡、智能手表,手環(huán)、項(xiàng)鏈等等,它們還表示該電池的能量密度會(huì)比一般的電池更大。
作為全球領(lǐng)先的智能手機(jī)電池供應(yīng)商,松下也發(fā)布了一種全新的柔性可彎曲鋰電池技術(shù)。這種電池由于厚度只有0.55毫米,這種電池可以進(jìn)行反復(fù)的彎曲和扭曲,而在充電和放電性質(zhì)上,沒(méi)有受到任何影響。松下表示,這種新的電池技術(shù)使用了最新的疊層技術(shù),因此就算反復(fù)折疊和彎曲也不會(huì)引起泄漏或者溫度異常升高。因此在安全性上很有保障。該新產(chǎn)品的超薄特性可以使用在各種卡片或者曲面的可穿戴設(shè)備上。不過(guò)讓人遺憾的是,目前松下的這種電池技術(shù)最高而定容量只有60mAh而已,因此似乎無(wú)法被使用在智能手機(jī)上,但也給我們未來(lái)電池設(shè)計(jì)方面帶來(lái)不小的突破。
在國(guó)外美國(guó)加州大學(xué)的研究人員聲稱一種新的電池制造技術(shù)將使電池壽命比當(dāng)前提升400倍。這一新技術(shù)利用了納米線材料可使電池充放電可到數(shù)千次,也使得電池結(jié)構(gòu)很小,導(dǎo)電性更強(qiáng)。他們將黃金納米線封裝在氧化錳外殼中,并將其置入電解液。為了測(cè)試這一新發(fā)明,該團(tuán)隊(duì)在3個(gè)月時(shí)間里進(jìn)行了20萬(wàn)次充放電循環(huán),并未發(fā)現(xiàn)材料出現(xiàn)裂縫,或是電池容量下降。這一新發(fā)現(xiàn)將給電腦、家電、智能手機(jī)、汽車,甚至太空飛船中的電池帶來(lái)幫助,極大地延長(zhǎng)這些設(shè)備中電池的壽命。
電池革新前進(jìn)的每一小步,都是技術(shù)發(fā)展的一大步。然而人們等了那么多年,等來(lái)的提升和時(shí)間似乎并不相符。電池技術(shù)的真正突破,依舊是人們?cè)谧分鹨粋€(gè)不可能的夢(mèng)。
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