随着科技的发展,智能手机的性能越来越高,屏幕越来越大,分辨率越来越大,相机越来越先进,功能越来越先进。但你可能不知道,手机的电池技术已经整整24年没有大的进步了。
不只是你手机中的手机,还有最新的电动汽车,没有了电池,它们都只是废铁一块。相比其他科技领域的突飞猛进,电池技术的发展遇到了什么难题?别着急,笔者将为大家一一道来。
1、锂电池诞生时间与原理
1991年,索尼推出首个商用锂电池,锂电池沿用至今并称为主流的电子设备电池技术。由于锂离子是最轻的碱金属元素,拥有着更小、更轻、能量密度更高的特性,所以迅速取代了镍电池。
锂电池构成物质中有磷酸铁、锰、石墨、钛酸盐等其他金属和非金属材料,但要靠着“锂离子”这个元素在正、负极中的嵌入与脱出,才可实现电能与化学能的相互转化,最终完成充放电过程。
从1991到2015年,电池技术并非没有进步,只是发展缓慢。目前锂离子电池在能量密度、高低温特性、倍率性能上,都远远高于铅酸、镍氢电池,但还是难以满足快速增长的电子产品、电动汽车等的需求。
2、增加电池容量的两种方法
想要提升锂电池续航能力的本质方法只有两种,一是增大电池体积以扩充电量,二是在有限的体积内增加密度来获得长能效。第一种方法现在用在特斯拉电池汽车上,拆掉特斯拉的外壳,底下是密密麻麻的7000多节18650电池,重量为700kg,接近车总重的三分之一。
第二种方法则是经常被用在了手机上,由于手机体积有限,不可能无限制往里面塞电池。不过经过研究人员的努力,手机电池的密度还是有了很大的提升,高能量比的负极材料的应用,已经让单位体积的手机电池容量提升了一倍。
3、目前手机电池面临的短板
随着智能手机的发展,更大更高分辨率屏幕、大量手机APP、更快的Soc等耗电大户,加剧了电池电量的消耗速度。如果要想彻底解决手机续航问题,既要增加电池体积又要增加电池密度,双管齐下才能效果显著。
但很无奈的是,目前手机正望着轻薄方向发展,想扩大电池体积不大可能,增加电池能量密度是唯一的办法,电池密度的提升就如同一块体积有限的海绵来吸水,从50%-90%的提升不难,但想要从90%-100%就不很容易了,因为已经快饱和了。
不只是用户关心,电池厂商们也都在花功夫研究,毕竟这是一个“人无我有”的大卖点。谁都知道续航是软肋,但无奈效果并不理想。所以说,锂电池提升效果不够明显不是我们毫无作为,而是对现有锂子电池性能的利用率已经接近能达到的极限了。
4、未来电池技术的发展方向
既然在锂电池技术遇到瓶颈,人们就想到了一些另辟蹊径的办法,间接的有效解决了用户对续航的需求,移动电源就是一个很好的例子。不过我们今天说的不是这个,而是快速充电。
快速充电技术就是近年涌现出来的一种解决途径。既然电池体积受限密度又不能再增加,那就缩短充电时间,通过这种逆向的方式来达到相对延长电量的结果,虽然讨巧但确实也有效。
另外从近几年的科研成果来看,一大批的新材料电池正在涌现,比如生物电池、燃料电池、石墨烯电池。虽然目前都处于试验阶段,但一旦商业化量产成功,那将是巨大的飞跃。(via:百略网,笔者酌情修改)
锂电池产业链企业推广,锂电网(li-b.cn)欢迎投稿。