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全面屏、AI芯片、屏下指纹、5G……在这些具有极大潜力技术的“诱惑”下,智能手机俨然还有一个光明的未来。但在手机诞生之初,甚至电子设备出现之时即存在的电池却依然没有很明显的进步。自从1991年索尼推出首个商用锂电池,锂电池变被广泛使用至今。近30年时间过去,手机使用的锂电池仅仅是在容量、单位面积效能等方面取得了一定进步,但并无实质性变化。
甚至随着智能手机功耗等方面的变化,电池越来越不“好用”了!国外知名评测机构 GSMArena 发布的数据显示,2017年手机电池容量从前一年的3167 mAh 增长至3292 mAh,续航能力却从60.5小时暴跌至54.3小时。电池容量提升续航表现却愈来愈差,根本原因就在于电池技术的停滞和性能的持续升级。
就算是有着诸多黑科技的三星、苹果等,也对手机电池束手无策。三星Note 7的“爆炸门”、iPhone电池在寒冷天气下迅速耗电并导致关机直到现在的“降频门”等,都凸显出手机厂商在电池方面“无能”的软肋。三星、苹果在电池方面和其他手机厂商几乎毫无差别,出现各种问题也就好不稀奇了。它们在处理器、屏幕等方面取得了长足进步,但始终没有打破电池技术的瓶颈。
我们总是在科技网站上看到关于电池创新的各种最新消息,“新型铝-石墨烯电池,能用70年,充电5秒钟、通话两小时”、“秒杀锂电池,固态电池来了”……再加上燃料电池、锂硫电池、新型薄膜电池、钠基电池、水基锂电池、液态金属电池等,似乎要迎来一场“电池创新盛世”。但可惜的是,每种所谓的电池创新技术总是将自身吹得天花乱坠却始终没有落地普及的迹象。
当下,电池有着两个极端性的表现:一方面是越来越难以满足大众需求,也没有实质性变化,另一方面则是在实验室中新技术突飞猛进。这样矛盾的状态或许会延续很长时间,或许又可能在一夜之间得到解决。手机厂商现在所能做的,就是在处理器、屏幕、系统、应用等层面进行优化并强化充电速度,然后就期盼电池技术真正实现全面突破。
自从三星Note7电池爆炸门出现后,手机电池的安全性就进入了人们的视野,成为了用户所关心的焦点。继三星之后,iPhone也因电池问题引起了不小的波澜,这些主打最实用、性能最优越的手机截止现在,给出解决方案依然是修修补补的操作。那么,技术难题在哪里呢?
首先我们先看一下三星和苹果手机的电池构成。
三星手机所使用的电池是电池类型为液态锂离子电池,这种电池的特征是采用的为液体电解质,电池一旦破裂就会造成液体渗漏冒白烟,温度达到一定高温会产生爆炸,电池容量较小、寿命有限,但是造价低廉。
iPhone所使用的电池为聚合物锂离子电池(简称聚锂电池),这种电池以胶态固体聚合物为电解质,电池不容易破裂,破裂不会产生自燃,而且电池容量更大、使用寿命更长。但是温度变化很容易造成短路和电池膨胀问题。
而之前三星Note7电池就是产生爆炸就是因为液体电池的原因,而苹果手机电池问题多是由于电池鼓包。这也正是印证了那两种手机电池的特性。
那么造成手机电池爆炸的原因都有哪些呢?
手机过热,会使得电池内的电解质膨胀,出现蒸汽,而蒸汽没有得到有效的散失就会产生爆炸、起火,这也是锂离子电池经常出现的故障。
现在的手机电池都是里面包裹着电解质,外面一层保护膜包裹着,通过保护膜连接着电池的正负极,而这层保护膜机器薄弱,一旦保护膜破裂,就很容易造成电池短路,进而因短路造成自燃。手机严重过热等都有可能造成隔膜破裂。
记得上个星期《新闻联播》中,提到某相关部门正在研发新型电池,该电池容量足以供应一辆电动车的一天用电,到时手机可以持续玩几天,为大部分玩游戏的玩家带来了福音。专家指出:该电池的研发成功将会给中国的电池行业及手机行业带来革命性的进步。期待该电池的成功面世,妈妈以后再也不用担心我的手机充电了!
回答这个问题之前,我们首先需要了解三星、苹果手机的电池出问题的原因。
首先三星手机电池爆炸的原理:电芯隔离膜出问题。
锂电池原理:锂离子和在阳极和阴极之间来回抽插,时间一久,阳极、阴极之间的材料就会变得疏松,这也是电池鼓包的原因。而电芯隔离膜的作用是为了防止电芯在充电膨胀收缩时有足够的余量保证正负两极完全隔绝。
三星note7的电池的电压和能量密度比一般的电池要高很多,加上使用其快充技术,当电池膨胀太过时,隔离膜不够,那就危险了——爆炸。三星官方是这么分析自己的原因的。
苹果电池的“降频门”:
2017年12月10日,苹果一位用户分享了自己给自己的iPhone6s更换了新电池之后,处理器性能回升了70%;18号geekbench创始人John poole公布了数据证明前者的言论,此时更多苹果粉丝表示对此深有同感,引爆了网络,而苹果官方22日主动发表声明,承认了确实为苹果旧款手机降频的做法,但是是为了防止因电池老化引起老款苹果手机关机的。随后也给出了具体解决措施:为过保的老款iPhone6以及以后的老款手机换电池价格由79美元降至29美元。
题主所问,电池技术实质性进展的问题,2017年在石墨烯电池技术方面的报道经常听得到,然而基本处于在实验室阶段,都没有真正开始具体应用产品中。而近日,网上又在报道一种比较新型的电池——铝—锂电池。
浙江大学近日在国际著名期刊《科学进展》公布了其在石墨烯电池研究方面的进展:
这种电池以创新工艺制备的石墨烯膜做为正极材料,经过25万次的充—放电,充放率仍然达到91%,容量损失很小。
在大电流下可以快速充电,与此同时还可以的比电容量。这种电池的实验室数据的惊人表现是,1.1秒就能充满电。。
而不止浙江大学在这方面深入研究,在2017年3月17日,青岛西海岸新区与山东科技大学、青岛市科技局签署了《铝离子电池研发中心共建协议》,山东科技大学铝离子电池研发中心正式揭牌,美国科学院院士戴宏杰率领有关团队正式入住,具体成果尚未展示。而很多研发团队多年前也早已踏入石墨烯电池有关领域的研究,比如东旭光电等。
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