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剖析手机电池续航差之根因

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发表于 2015-9-1 19:54:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
随着智能手机的兴起,续航成为用户头疼的问题,从功能机时代的一周一冲,三天一冲,到如今的一天一充,甚至一天两充。

  有人认为手机厂商是故意不把电池的续航做靠谱,故意把电池续航做差来卖移动电源,是资本阻扰了电池技术的发展,事实果真如此吗?我们来看一下。
  一、为什么手机用锂电池?
  目前,我们用的绝大部分电池都来自于一个古老的模型——公元1800年的原电池。最近300年来,人们不断寻找正极和负极材料,提升能量密度,无论是干电池、镍镉电池还是流行的锂电池,都是材料的升级。原理和300多年前的电池基本类似。
  其实,最早的大哥大手机用的是镍氢电池,而非锂电池。在1992年索尼发明了可充电的锂离子电池之后,锂电池才逐渐进入我们的电脑,手机,成为主流电池。
  电池由正级,负级,电解液构成的,电解液种类比较少,一类是传统的电解液,我们就叫锂离子电池,不加其他名字,还有一类是有机聚合物当电解液,但是有机聚合物已经不是液体了,我们就叫锂聚合物电池或者锂离子聚合物电池。这是两大类。
  两大类下,根据电池正级材料的不同(负级材料大多是石墨),分为钴酸锂锂离子(聚合物,后面就不加了,下同)电池、锰酸锂锂离子电池、三元材料锂离子电池、磷酸铁锂锂离子电池。
  这里面,钴酸锂循环次数比较少,安全性比较差,但是容量比较好,相对便宜,用的最多,市面上绝大部分手机电池都是钴酸锂电池。
  三元材料性能更好,除了峰值电流过载不行,其他指标都不错,但是贵,用的少。
  锰酸锂安全性不错,过载也不错,但是容量不行,寿命不行,用的也少。
  磷酸铁锂寿命最好,过载大,但是容量不行,价格也贵,除了电动车和航模基本没有使用的。
  就是说,我们目前的手机电池,已经是是用了容量比较好的材料了,除非再出现1992年索尼发明锂离子电池这种突破,否则就只能是缓慢提升。
  二、是什么影响了电池容量?
  其实,电池能量密度问题是一个天生的问题,我们日常用到的能量,归根结底是电子的转移。我们烧煤、烧油,从化学的角度看,都是氧化还原反应,其中有电子转移。
  我们用电池,也是电子的转移,而学过初中化学的都知道化合价的概念,一个原子,电子转移数量是有限的。只有在元素周期表的前两行的轻原子才有可能成为好的能量载体。
  而化学元素周期表前两行元素只有10个,氢氦锂铍硼,碳氮氧氟氖。其中氦与氖 都是惰性气体,氧与氟都是氧化剂,在氢,碳,硼,铍,锂中,目前我们用来做电池的只有锂。
  本来锂金属是很危险的,是索尼发明锂离子电池才让锂可以用于充电电池。
  而电池里面不仅仅有锂化合物,还需要有负极材料,需要有电解液。需要有外壳,结果就是锂材料只含电池重量的2%左右,这点材料全部放出来,也没有多少电量,更不用说,为了稳定,还有大约50%的电量是不能放的。
  最终,就是人类做了很多很多努力,搞出来各种新材料,包括近期的石墨烯,碳纳米管,但是可以工业化生产出来的电池能量密度每年能提升10%就谢天谢地了。
  三、不是故意扼杀
  其实,关于电池材料进步的消息每年甚至每个月都有。但是要产业化需要一个过程,其实锂离子电池从发明到产业化也不过几年。真有靠谱的突破,很快就会转化。
  所谓资本大鳄阻碍技术进步是不成立的,因为从铅酸电池,到镍氢电池,从镍氢电池到今天的锂离子电池,都是很大的突破,如果大鳄有能力扼杀进步,那么今天我们还在用铅酸电池。
  对于苹果、小米这种集成商。他们并没有能力决定上游产业链。三星、LG、力神、比亚迪给他们什么样的电芯,他们就能做什么样的手机电池。其实,苹果的续航在手机里面还算不错的。
  手机电池其实一直在进步,过去10年,手机电池的能量密度已经提升了一倍。过去多普达696硕大的电池只有1200mah,而如今3000mah的电池也大不了多少。
  只是现代智能手机因为高性能处理器、大屏幕的缘故,耗电远高于功能手机,电池进步了,我们依然感觉电池不够用。
  此外,手机的轻薄化也限制了手机的续航。现在有厂商开发出来了6000mah,续航出色的手机,厚度做到11.9mm,依然被认为过厚,而在功能机时代15mm的手机是常态。
  你要求轻薄,要求大屏幕,要求高速处理器,还要求续航,电池表示“臣妾实在是做不到啊。”
  所以,手机续航不足,是锂电池原理限制,材料科学进步缓慢、智能手机耗电量增长过快的综合结果,所谓阴谋论是想多了。
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发表于 2015-10-5 09:06:44 | 显示全部楼层
学习了。
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发表于 2015-10-30 14:35:51 | 显示全部楼层
好东西,学习了
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发表于 2016-3-15 11:36:15 | 显示全部楼层
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发表于 2016-3-16 10:19:17 | 显示全部楼层
讲的不错
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发表于 2016-3-18 23:13:22 | 显示全部楼层
好东西学习了
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发表于 2016-3-22 07:48:55 | 显示全部楼层
和SIM卡有关系,1.8V的比3V的SIM卡省电
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