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手機(jī)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(méi)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(jī)。其實(shí)，這已經(jīng)不是第一次有消息稱手機(jī)電池將會(huì)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(wú)從得知。但是手機(jī)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(méi)有什么大的突破呢。

電池技術(shù)一直是制約手機(jī)、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(jī)完成了從硬件、軟件到設(shè)計(jì)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(jī)時(shí)代，手機(jī)的滿電續(xù)航時(shí)間通常都在2-3天甚至更長(zhǎng)也不稀奇，但到了大屏智能機(jī)時(shí)代，手機(jī)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(duì)電池來(lái)說(shuō)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(jī)摩托羅拉DynaTAC8000X上市。這款大哥大，重達(dá)2傍(907g)，售價(jià)達(dá)到了3995美元!約合25261人民幣!這款手機(jī)很多人都用過(guò)，更是連見都沒(méi)見過(guò)，只知道誰(shuí)能用上大哥大誰(shuí)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(jiǎn)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(guò)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(lái)，咱湊近點(diǎn)看看他的電池長(zhǎng)啥樣。

電池倉(cāng)內(nèi)部構(gòu)造

作為世界第一款手機(jī)，現(xiàn)在手機(jī)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(lái)說(shuō)，功耗要高出不少。你一定想說(shuō)，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(shí)。

大哥大除了續(xù)航時(shí)間短，充電時(shí)間長(zhǎng)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(jī)這樣想啥時(shí)候充電就啥時(shí)候充，必須要用完電池所有電量，不然電池容量長(zhǎng)此以往會(huì)逐漸縮水。而當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)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(guò)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(jī)的體積。雖然當(dāng)時(shí)一直為人所詬病，但用戶也沒(méi)得選擇，你愛(ài)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(jī)設(shè)計(jì)越來(lái)越小，可以說(shuō)那時(shí)候，哪家廠商的手機(jī)越小，那它就是爆款。但唯獨(dú)電池的體積，卻并不能像整機(jī)那樣成比例的縮小。

這難不倒想賺錢的手機(jī)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(méi)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(gè)吃螃蟹的人，這款電池被用在了摩托羅拉 StarTAC上，這款手機(jī)的電壓也從傳統(tǒng)的7.5V降到了3.6V，并且更加小巧，手機(jī)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(gè)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(gè)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(xiàng)技術(shù)。

幾乎在交易達(dá)成的同時(shí)，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(jī)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(shí)代，終于到來(lái)。1990年2月14日這一天，索尼正式對(duì)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(lái)源 :AESC)

鋰電池的出現(xiàn)，徹底解放了人們對(duì)手機(jī)的想象，也讓手機(jī)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(jī)功能也逐漸綻放。手機(jī)電池的形態(tài)一直在進(jìn)化，并潛移默化的影響著手機(jī)的呈現(xiàn)方式，鋰電池也一直沿用至今。還是那句話，一項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步，必將帶動(dòng)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(jī)銷量增速(來(lái)源:《新型電池競(jìng)爭(zhēng)與戰(zhàn)略》)

2007年，蘋果發(fā)布iPhone，正面一塊大屏，一個(gè)按鍵，一個(gè)聽筒，就是你看到的全部。如此極簡(jiǎn)的設(shè)計(jì)引起不小轟動(dòng)，也開創(chuàng)了智能機(jī)的時(shí)代，一直延續(xù)至今。然而，在智能機(jī)時(shí)代下，電池再次成為制約手機(jī)發(fā)展的瓶頸，因?yàn)槭謾C(jī)的續(xù)航時(shí)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(méi)有新技術(shù)的出現(xiàn)來(lái)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(gè)鋰離子電池解決不了的問(wèn)題，那我們就用兩個(gè)來(lái)解決。但根本問(wèn)題在于電池依然占據(jù)絕大部分空間，手機(jī)的續(xù)航也并沒(méi)有突出表現(xiàn)。

iPhoneX雙電池設(shè)計(jì)

展望

諾基亞、摩托羅拉為代表的傳統(tǒng)手機(jī)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(chǎng)。2016年在主要的應(yīng)用領(lǐng)域手機(jī)市場(chǎng),方形鋰電池只剩下18.6%的份額，一半用于低端的智能手機(jī)，一半用在傳統(tǒng)功能機(jī)上。軟包電池近些年包括后幾年，預(yù)計(jì)都將成為主流電池。

根據(jù)鋰電聯(lián)盟會(huì)2017年計(jì)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(lái)這一數(shù)字有望繼續(xù)提升。

3C市場(chǎng)軟包電池占比逐年提升

而近十年是手機(jī)電池容量發(fā)展速度非常快的時(shí)期，智能手機(jī)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(zhǎng)率。手機(jī)電池能量密度有了一個(gè)巨大的飛躍，增幅大概為40%。今后電池性能的提升趨勢(shì)，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(jī)的普及增加手機(jī)的耗電量，加快了對(duì)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(lái)減少充電時(shí)間，因此保證能量密度的情況下，提高鋰電池對(duì)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(jī)耗電量逐漸增大的另一解決方案是多電芯電池，超長(zhǎng)待機(jī)時(shí)間使得雙電芯方案可能成為電池發(fā)展的下一個(gè)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(duì)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(guó)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(lái)幾年內(nèi)，這種新型電池技術(shù)能夠落地生產(chǎn)，讓手機(jī)、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(guó)西北大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)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(jī)、電動(dòng)汽車等的續(xù)航時(shí)間，甚至可以延長(zhǎng)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(huì)發(fā)生，這也就意味著后者的安全性會(huì)更高。

從近年來(lái)電池的發(fā)展可以預(yù)見，手機(jī)電池仍將按照環(huán)保、安全、耐用的趨勢(shì)發(fā)展。我們目前身處在一個(gè)技術(shù)爆炸的時(shí)代，相信在不久的將來(lái)，手機(jī)將用上更輕薄、更安全、更耐用、更環(huán)保的電池，以應(yīng)對(duì)未來(lái)手機(jī)擔(dān)負(fù)的更多功能。

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