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      細聊鋰電池:續航為何如此難?

      時間:2015-06-03 09:39來源:未知 作者:admin
              隨著智能手機的興起,續航成為用戶頭疼的問題,從功能機時代的一周一沖,三天一沖,到如今的一天一充,甚至一天兩充。
       
        有人認為手機廠商是故意不把電池的續航做靠譜,故意把電池續航做差來賣移動電源,是資本阻擾了電池技術的發展,事實果真如此嗎?我們來看一下。
       
        一、為什么手機用鋰電池?
       
        目前,我們用的絕大部分電池都來自于一個古老的模型——公元1800年的原電池。最近300年來,人們不斷尋找正極和負極材料,提升能量密度,無論是干電池、鎳鎘電池還是流行的鋰電池,都是材料的升級。原理和300多年前的電池基本類似。
       
        其實,最早的大哥大手機用的是鎳氫電池,而非鋰電池。在1992年索尼發明了可充電的鋰離子電池之后,鋰電池才逐漸進入我們的電腦,手機,成為主流電池。
       
        電池由正級,負級,電解液構成的,電解液種類比較少,一類是傳統的電解液,我們就叫鋰離子電池,不加其他名字,還有一類是有機聚合物當電解液,但是有機聚合物已經不是液體了,我們就叫鋰聚合物電池或者鋰離子聚合物電池。這是兩大類。
       
        兩大類下,根據電池正級材料的不同(負級材料大多是石墨),分為鈷酸鋰鋰離子(聚合物,后面就不加了,下同)電池、錳酸鋰鋰離子電池、三元材料鋰離子電池、磷酸鐵鋰鋰離子電池。
       
        這里面,鈷酸鋰循環次數比較少,安全性比較差,但是容量比較好,相對便宜,用的最多,市面上絕大部分手機電池都是鈷酸鋰電池。
       
        三元材料性能更好,除了峰值電流過載不行,其他指標都不錯,但是貴,用的少。
       
        錳酸鋰安全性不錯,過載也不錯,但是容量不行,壽命不行,用的也少。
       
        磷酸鐵鋰壽命最好,過載大,但是容量不行,價格也貴,除了電動車和航?;緵]有使用的。
       
        就是說,我們目前的手機電池,已經是是用了容量比較好的材料了,除非再出現1992年索尼發明鋰離子電池這種突破,否則就只能是緩慢提升。
       
        二、是什么影響了電池容量?
       
        其實,電池能量密度問題是一個天生的問題,我們日常用到的能量,歸根結底是電子的轉移。我們燒煤、燒油,從化學的角度看,都是氧化還原反應,其中有電子轉移。
       
        我們用電池,也是電子的轉移,而學過初中化學的都知道化合價的概念,一個原子,電子轉移數量是有限的。只有在元素周期表的前兩行的輕原子才有可能成為好的能量載體。
       
        而化學元素周期表前兩行元素只有10個,氫氦鋰鈹硼,碳氮氧氟氖。其中氦與氖都是惰性氣體,氧與氟都是氧化劑,在氫,碳,硼,鈹,鋰中,目前我們用來做電池的只有鋰。
       
        本來鋰金屬是很危險的,是索尼發明鋰離子電池才讓鋰可以用于充電電池。
       
        而電池里面不僅僅有鋰化合物,還需要有負極材料,需要有電解液。需要有外殼,結果就是鋰材料只含電池重量的2%左右,這點材料全部放出來,也沒有多少電量,更不用說,為了穩定,還有大約50%的電量是不能放的。
       
        最終,就是人類做了很多很多努力,搞出來各種新材料,包括近期的石墨烯,碳納米管,但是可以工業化生產出來的電池能量密度每年能提升10%就謝天謝地了。
       
        三、不是故意扼殺
       
        其實,關于電池材料進步的消息每年甚至每個月都有。但是要產業化需要一個過程,其實鋰離子電池從發明到產業化也不過幾年。真有靠譜的突破,很快就會轉化。
       
        所謂資本大鱷阻礙技術進步是不成立的,因為從鉛酸電池,到鎳氫電池,從鎳氫電池到今天的鋰離子電池,都是很大的突破,如果大鱷有能力扼殺進步,那么今天我們還在用鉛酸電池。
       
        對于蘋果這種集成商。他們并沒有能力決定上游產業鏈。三星、LG給他們什么樣的電芯,他們就能做什么樣的手機電池。其實,蘋果的續航在手機里面還算不錯的。
       
        手機電池其實一直在進步,過去10年,手機電池的能量密度已經提升了一倍。過去碩大的電池只有1200mah,而如今3000mah的電池也大不了多少。
       
        只是現代智能手機因為高性能處理器、大屏幕的緣故,耗電遠高于功能手機,電池進步了,我們依然感覺電池不夠用。
       
        此外,手機的輕薄化也限制了手機的續航?,F在有廠商開發出來了6000mah,續航出色的手機,厚度做到11.9mm,依然被認為過厚,而在功能機時代15mm的手機是常態。
       
        你要求輕薄,要求大屏幕,要求高速處理器,還要求續航,電池表示“臣妾實在是做不到啊。”
       
        所以,手機續航不足,是鋰電池原理限制,材料科學進步緩慢、智能手機耗電量增長過快的綜合結果,所謂陰謀論是想多了。
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