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现在手机快充很厉害,但感觉手机电池的提升却很小,电池研发难在哪呢?

2020-05-03

手机电池的发展遇到了什么瓶颈?要回答这个问题,首先要知道手机电池到底要发展什么,或者用户的诉求是什么?无非就是这两个方面:一个是电池容量大小,还有一个就是充电速度。先来说说电池容量,大部分用户为了续航会追求更大的电池容量,那么电池容量的大小是由什么因素来决定的?电池容量x电池电压=电池能量密度x电池体积。电池体积又受到这几个方面的影响,一个是整机的大小,一个是机身的厚度,还有一个就是一些细节设计,为了电池安全,电池不能离手机外框轮廓太近,以免手机跌落时损坏电池,这样电池体积就有可能缩水。所以决定电池容量大小的因素就是电池能量密度+电池体积。这样看起来是不是很简单?我们只要单纯地提升电池能量密度或者把机身做厚、电池体积增大就可以提升电池容量了,那为什么现在很难做到呢?这个又要从三方面说起,一个是“安全”,一个是“材料”,还有一个是“平衡”。

先来说提升电池能量密度的风险,为了保证电池的容量足够大,电池能量密度肯定是越大越好,但是任何事情都是物极必反的,电池能量密度增加也有可能带来风险。

电池能量密度增加的风险主要有这几个方面,一个是手机从结构上来说是一个很理想的爆炸体,另一个是提升能量密度过程中的工艺更改带来的不确定性。学理科的同学都知道爆炸的原因就是能量聚集在一个密闭的空间内扩散不出去,所以手机是一个很典型的“爆炸体”,尤其是金属手机。现在很多手机都做了防水,内部会更加密闭,所以手机内部如果有什么剧烈的化学反应的话,非常容易爆炸。爆炸的威力就跟电池的容量有关,所以电池能量密度越高的话,在手机这个小空间内,爆炸的威力就越大;还有一些问题不是电池能量密度本身的,而是厂商为了追求电池能量密度,会适当地更改电池的制作工艺,这些更改可能引进一些安全问题。举个例子:电芯内部有一层隔膜用来隔离电芯的正负极,一旦隔膜戳破就会导致正负极材料短路产生剧烈的化学反应,从而引起起火爆炸。但是,隔膜对电芯的容量是没有贡献的。所以,为了提高电池容量,需要将隔膜减薄,这个必然会在一定程度上提高电池发生危险的可能性。所以,对于一种新工艺电池,没有经过市场大规模验证,我们不认为它是一个成熟可靠的产品,哪怕厂家多有信心,实验室数据多完美。

那么“材料”和“平衡”呢?

这是一个行业性的问题,电池的能量密度提升遇到了很大的困难,除非换掉电池的材料,我们现在所使用的锂电池的能量密度基本短期内已经很难有重大发展了。

平衡的话要从好几个方面说起,一个是充电速度,现在我们 4200mAh 的电池采用了 4A 的适配器充电,这已经很高了,再往上提高充电电流的话,电池就会发热,但是现在手机机身发热也是一个很严重的问题。如果想降低电池的发热,又得降低电池的内阻,但是降低内阻就需要加宽或加厚导体,这就会导致电池能量密度也降低了,这就成了一个矛盾体。那如果增大电池体积呢?这样的话机身厚度、大小又有可能增加很多,对于现在追求“手感”“纤薄”的用户来说,似乎也是行不通的。

所以电池发展遇到的瓶颈不是说某一方面做不到,而是要同时兼顾到这几个因素:电池能量密度、充电速度、安全性、体积,这几个是一个平衡体。强制去提高某一项肯定可以做到,比如说单纯只提升电池能量密度,但是提高了就会下降另外一项,不可能所有都追求完美,只能取一个平衡点,这就是困难之处。

2020-05-03

不从技术难点来说,新材质电池的核心技术就掌握在几家大厂家手中,技术的难点无非就是利润的问题,老式电池有利可图,没必要快马加鞭的研发,参看cpu的发展,amd的cpu好一点,英特尔就比他更好一点,挤牙膏式发展才能年年有钱赚。

2020-05-03

电池的研发关键是材质的研发,能在同等体积下存储的电能越多的材质。

2020-05-03

你的手机电量是不是越来越不经用了,以前每天充一次电,现在不知道每天要充几次电,出门时间长如果没有带充电宝,是不是有一种恐慌感?生怕手机电量不够用自动关机。你换手机的原因是不是因为电池?手机电池技术为何发展的不是很快?智能手机电池续航短的问题为什么这么多年一直没有解决,难题在哪?

电池技术发展并不慢

电池技术并不慢,但与芯片技术相比,就有点相形见绌啦!目前市面上的手机电池基本都是锂电池,因为锂是所有金属中电位最低的金属,锂作负极产生比较高的额定电压,锂离子电池具有较高的能量密度。从保护环境来讲,锂元素不是重金属,对环境造成的污染很少,因此锂电池是目前最适合选择,或许未来石墨烯电池是个不错的选择。

手机内部零件的耗电量越来越大,导致我们感觉电池技术没进步

想要从根本上突破,就要研发新电池,找到新材料或者新方法,当然,客观的说,手机现在如此费电也不能完全将罪过归咎于电池上,手机本身配置过高,处理器的功耗做的不好也是很重要的一方面,目前的情况来看,手机的屏幕分辨率越来越高,1080p已经成为标配,2k屏幕也已经接近普及,未来4k屏幕也说不定会在手机中出现,其实这早已经超出了人们的需要,而分辨率的提高又加重了GPU的负担,从而使手机真正的变成了一个电老虎。这一系列的因素组合到一起,才使得我们始终觉得手机的电池不给力,续航时间不够。

性能优秀的电池已经出现了

其实手机电池的研究和我们袁隆平教授做杂交水稻的过程很相似,并不是主要依据理论来建立电池的研发而是一个材料一个材料的试一遍最后选出相对优秀的那几个再做深入的实际实验,从当前的化学周期表我们也可以发现当前发现的化学元素基本上也就118个,也就是说当前可用来制作电池的材料基本上就是在这里面发现并使用,另外电池材料最重要的一个要素就是便宜且量大,这就直接导致了当前研发的道路相当的艰难,目前最新的可商用的电池就是使用了石墨烯这种材料,虽然较当前的电池效果优秀,但是石墨烯这种材料当前的制取过程难且贵,这就是当前石墨烯电池仍然存在于新闻报道的主要原因。

那么电池技术的瓶颈期真的就无解了吗?大家真的没必要太过悲观,其实就锂电池来说,这几年锂离子电池的能量密度也是一直在提高的,只是一般都在百分之几的数量级,一般人不了解而已。电池关乎安全,就像药品一样,用大白话来说,新的高容的材料不经过一段时间的测试,也不敢随便推广使用啊,如果出来个半成品,安全性存在问题,有谁敢来做小白鼠吗?相信也没有谁愿意随时拿着个定时炸弹满街乱窜吧。所以大家目前能够做的只有耐心等待,展望下未来电池的发展方向。

2020-05-03

电池容量提升的材料难找,这是世界性 难题。

2020-05-03

应该也在提升,就像电视节目一样,不是不好看了,是人们的信息源太多了,所以手机电池不行,主要是屏幕越来越大,人们装的软件越来越多,这样就会大量时间消耗在手机上,自然费电,技术肯定是越来越先进

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