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手机电池的发展遇到了什么瓶颈?现在出现了比较靠谱的新技术吗?

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日报标题:结构简直是理想的爆炸体,手机想增加电池容量真的难

方北,一加科技 产品狗

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,比如某款手机的设计规范是为了电池安全,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 3400mAh 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。

以上言论是个人观点,如果有异议欢迎交流讨论~


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