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  • “慢慢”电池路

    手机电池的发展,从1983年第一个商用手机的问世,到现在也有三四十年的历史了。虽然常常被吐槽,为什么都2019年,手机屏幕都可以折叠了,电池续航能力却还没有什么突破,甚至还越来越低了呢?其实,手机电池这些年来也并非没有进展,只是相对于手机其他方面确实进步慢了点。今天小编就带大家一同看看我们的手机电池都走过了哪些旅程。
     

    在穿越这历史的长河之前,我们先认识一下电池是什么。
     

    什么是电池?
     

    简单来说,电池就是通过某种化学反应能够在电路中产生电流的装置。所有电池都具有三个基本的组件:阳极、阴极和电解质。当电池的阳极和阴极连接到电路时,阳极和电解质之间会发生化学反应。该反应使电子流经电路并返回到阴极,在阴极发生另一种化学反应。
     


    因此,电池中的电极总是由两种不同的材料制成,并且一种材料喜欢“放弃”电子,另一种材料喜欢“接受”电子。水果电池便是一种极简版的电池。
     


    “慢慢”电池路
     

    手机电池的发展大体上经过了三个阶段:镍镉电池、镍氢电池以及锂离子电池。
     

    镍镉电池
     

    镍镉电池(Ni-Cd)是最早应用于手机的电池种类,也是20世纪80年代和90年代的首选电池。
     


    其实,早在1899年,研究人员就发明了镍镉电池,不过那时的应用十分受限。直到20世纪50年代烧结板结构的开发,镍镉电池才逐步在市场上推广开来。

     

    世界上第一部商用便携式手机摩托罗拉DynaTAC 8000X便是采用的镍镉电池。1983年,摩托罗拉DynaTAC 8000X问世。该手机重达1.75磅,可以存储30个号码。在当时的售价达3995美元。比现在的折叠手机甚至还贵不少。
     


    从上图可以看出,DynaTAC 8000X的电池由六枚圆柱形镍镉电池组成,其输出电压为7.5V,相比如今3.8V的电池电压来说,功耗要高出不少。


    由于功耗大,加上当时采用的镍镉电池自身的原因,摩托罗拉DynaTAC 8000X在电池耗尽之前,通话时间不到30分钟。不过,充满电却要等待10小时之久。1987年诺基亚推出的首款手持手机Mobira Cityman,情况稍有好转。通话时常近1小时,充电时间降到了6小时左右。


    对于镍镉电池来说,除了续航差,充电时间长之外,还有两个比较严重的缺陷。


    第一,易受“记忆效应”的影响,如果使用不当,会大大降低服务寿命。所谓“记忆效应”是指,电池长时间经受特定的工作循环后,自动保持这一循环的倾向。举例来说,如果我们经常充电到80%就停止了,或者在电池还有40%的电量就去充电的话,长此以往,电池便记住了这一模式,从而只能在这两个数值之间充放电,尽管电池本身的容量可以使电池放电到更低的平台,或者充电到更高的平台。不过这种效应属于可逆失效,即电池失效后可重新恢复的性能。因此,镍镉电池需要每满一个月左右进行一次深度的充放电来“锻炼”,以获得完整的性能和电池寿命。


    另一方面,镍镉电池是有毒的。镍镉电池作为一种碱性蓄电池,其正极为氢氧化镍,负极板为镉,电解质一般为氢氧化钾或氢氧化钠溶液。由于镍镉电池中含有大量的镉,而镉是有毒物质,会对环境造成严重污染。


    显然,市场需要更好电池。


    镍氢电池(NiMH)


    1989年,镍氢电池进入市场,较好的弥补了镍镉电池的两大缺点。镍氢电池无毒并且记忆效应问题没有那么明显。另外,这种电池更薄,重量更轻。而且,它们的电池容量更大,同时充电时间却缩短了不少。
     


    然而镍氢电池并没有“威风”多久,就被另一种电池抢去了风头。

     

    锂离子电池
     

    锂离子电池的问世,为储能打开了一扇新的窗户。今年的诺贝尔化学奖便是颁给了三位促进锂离子电池发展的研究人员,可见锂离子电池的推出是意义非凡的。
     


    1985年,日本旭化学公司(Asahi Chemical)制造出了第一块锂离子电池;1991年,索尼公司(Sony)发布了首个商用锂离子电池,为笔记本电脑和移动设备等应用提供了更好的电池设备。在之后的10年里,随着手机不断普及并且手机重量以及厚度成为消费者非常看重的方面后,生产成本迅速下降。


    不过,在锂离子电池问世的早期,由于稳定性、电池受损突然起火等问题,一定程度上被限制了运输和使用。好在随着技术的进步以及其升级产品的问世,这样的问题越来越少了。


    锂聚合物电池(Li-polymer),作为锂离子电池的升级版,是锂离子电池的一种。两者的正负极材料都是相同的,工作原理也基本一致。主要区别在于一般锂离子电池使用液体电解质,而聚合物锂离子电池则以固体聚合物充当电解质,目前大部分采用聚合物凝胶电解质。与锂离子电池相比,锂聚合物电池容量更大、体积更小,并且不易爆炸更加安全。
     


    一个方案


    锂离子电池以及锂聚合物电池的发展虽然给产业带来了不少的希望,然而,随着手机屏幕越做越大、厚度越做越薄、功能越来越多,手机比以往任何时候都更加耗电。即使目前我们拆开任何一部手机,电池占据的空间依旧是最大的,但是它仍然满足不了我们的“欲望”。
     


    华为P30 Pro


    不过,就在今年电池公司Energizer和法国电信公司Avenir联合推出了一款充电一次,通话3天的手机,Energizer Power Max K18 Pop。这么一说你是否特别心动呢?
     


    从正面一看,似乎还蛮好看。


    然而,在这个世界上毕竟有舍才有得。Pop之所以能够在待机的模式下,维持大约50天,是因为它配备了18,000 mAh的电池,是普通手机电池的4到5倍。(大多数手机电池在3,000至4,000mAh)。这意味着此款手机要比一般的手机厚很多。
     


    因此,在电池技术还未能有进一步的突破时,你愿意用厚重的机身换取更长的待机吗?

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