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  • “慢慢”電池路

    手機電池的發展,從1983年第一個商用手機的問世,到現在也有三四十年的歷史了。雖然常常被吐槽,為什么都2019年,手機屏幕都可以折疊了,電池續航能力卻還沒有什么突破,甚至還越來越低了呢?其實,手機電池這些年來也并非沒有進展,只是相對于手機其他方面確實進步慢了點。今天小編就帶大家一同看看我們的手機電池都走過了哪些旅程。
     

    在穿越這歷史的長河之前,我們先認識一下電池是什么。
     

    什么是電池?
     

    簡單來說,電池就是通過某種化學反應能夠在電路中產生電流的裝置。所有電池都具有三個基本的組件:陽極、陰極和電解質。當電池的陽極和陰極連接到電路時,陽極和電解質之間會發生化學反應。該反應使電子流經電路并返回到陰極,在陰極發生另一種化學反應。
     


    因此,電池中的電極總是由兩種不同的材料制成,并且一種材料喜歡“放棄”電子,另一種材料喜歡“接受”電子。水果電池便是一種極簡版的電池。
     


    “慢慢”電池路
     

    手機電池的發展大體上經過了三個階段:鎳鎘電池、鎳氫電池以及鋰離子電池。
     

    鎳鎘電池
     

    鎳鎘電池(Ni-Cd)是最早應用于手機的電池種類,也是20世紀80年代和90年代的首選電池。
     


    其實,早在1899年,研究人員就發明了鎳鎘電池,不過那時的應用十分受限。直到20世紀50年代燒結板結構的開發,鎳鎘電池才逐步在市場上推廣開來。

     

    世界上第一部商用便攜式手機摩托羅拉DynaTAC 8000X便是采用的鎳鎘電池。1983年,摩托羅拉DynaTAC 8000X問世。該手機重達1.75磅,可以存儲30個號碼。在當時的售價達3995美元。比現在的折疊手機甚至還貴不少。
     


    從上圖可以看出,DynaTAC 8000X的電池由六枚圓柱形鎳鎘電池組成,其輸出電壓為7.5V,相比如今3.8V的電池電壓來說,功耗要高出不少。


    由于功耗大,加上當時采用的鎳鎘電池自身的原因,摩托羅拉DynaTAC 8000X在電池耗盡之前,通話時間不到30分鐘。不過,充滿電卻要等待10小時之久。1987年諾基亞推出的首款手持手機Mobira Cityman,情況稍有好轉。通話時常近1小時,充電時間降到了6小時左右。


    對于鎳鎘電池來說,除了續航差,充電時間長之外,還有兩個比較嚴重的缺陷。


    第一,易受“記憶效應”的影響,如果使用不當,會大大降低服務壽命。所謂“記憶效應”是指,電池長時間經受特定的工作循環后,自動保持這一循環的傾向。舉例來說,如果我們經常充電到80%就停止了,或者在電池還有40%的電量就去充電的話,長此以往,電池便記住了這一模式,從而只能在這兩個數值之間充放電,盡管電池本身的容量可以使電池放電到更低的平臺,或者充電到更高的平臺。不過這種效應屬于可逆失效,即電池失效后可重新恢復的性能。因此,鎳鎘電池需要每滿一個月左右進行一次深度的充放電來“鍛煉”,以獲得完整的性能和電池壽命。


    另一方面,鎳鎘電池是有毒的。鎳鎘電池作為一種堿性蓄電池,其正極為氫氧化鎳,負極板為鎘,電解質一般為氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液。由于鎳鎘電池中含有大量的鎘,而鎘是有毒物質,會對環境造成嚴重污染。


    顯然,市場需要更好電池。


    鎳氫電池(NiMH)


    1989年,鎳氫電池進入市場,較好的彌補了鎳鎘電池的兩大缺點。鎳氫電池無毒并且記憶效應問題沒有那么明顯。另外,這種電池更薄,重量更輕。而且,它們的電池容量更大,同時充電時間卻縮短了不少。
     


    然而鎳氫電池并沒有“威風”多久,就被另一種電池搶去了風頭。

     

    鋰離子電池
     

    鋰離子電池的問世,為儲能打開了一扇新的窗戶。今年的諾貝爾化學獎便是頒給了三位促進鋰離子電池發展的研究人員,可見鋰離子電池的推出是意義非凡的。
     


    1985年,日本旭化學公司(Asahi Chemical)制造出了第一塊鋰離子電池;1991年,索尼公司(Sony)發布了首個商用鋰離子電池,為筆記本電腦和移動設備等應用提供了更好的電池設備。在之后的10年里,隨著手機不斷普及并且手機重量以及厚度成為消費者非常看重的方面后,生產成本迅速下降。


    不過,在鋰離子電池問世的早期,由于穩定性、電池受損突然起火等問題,一定程度上被限制了運輸和使用。好在隨著技術的進步以及其升級產品的問世,這樣的問題越來越少了。


    鋰聚合物電池(Li-polymer),作為鋰離子電池的升級版,是鋰離子電池的一種。兩者的正負極材料都是相同的,工作原理也基本一致。主要區別在于一般鋰離子電池使用液體電解質,而聚合物鋰離子電池則以固體聚合物充當電解質,目前大部分采用聚合物凝膠電解質。與鋰離子電池相比,鋰聚合物電池容量更大、體積更小,并且不易爆炸更加安全。
     


    一個方案


    鋰離子電池以及鋰聚合物電池的發展雖然給產業帶來了不少的希望,然而,隨著手機屏幕越做越大、厚度越做越薄、功能越來越多,手機比以往任何時候都更加耗電。即使目前我們拆開任何一部手機,電池占據的空間依舊是最大的,但是它仍然滿足不了我們的“欲望”。
     


    華為P30 Pro


    不過,就在今年電池公司Energizer和法國電信公司Avenir聯合推出了一款充電一次,通話3天的手機,Energizer Power Max K18 Pop。這么一說你是否特別心動呢?
     


    從正面一看,似乎還蠻好看。


    然而,在這個世界上畢竟有舍才有得。Pop之所以能夠在待機的模式下,維持大約50天,是因為它配備了18,000 mAh的電池,是普通手機電池的4到5倍。(大多數手機電池在3,000至4,000mAh)。這意味著此款手機要比一般的手機厚很多。
     


    因此,在電池技術還未能有進一步的突破時,你愿意用厚重的機身換取更長的待機嗎?

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