消費級市場(筆記本、手機、MP3等)作為鋰離子電池(下稱鋰電池)最早的“東家”,為鋰電池的推廣做出了巨大的貢獻。今天,智能手機大行其道,電池再一次成為了制約智能手機發(fā)展的關鍵因素之一。這與如今的新能源汽車市場有幾分相似。
對于電池能量密度的描述,一般有質量比能量和體積比能量兩種說法。所謂質量比能量,就是每kg電池所攜帶的能量的多少,比如動力電池市場,多是以質量比能量去描述的。所謂體積比能量,一般指電池單位體積下所承載的能量的數(shù)量。目前主流手機電池的容量在2000~3000mAH,這樣的容量的電池,其質量往往只有幾十克,所以在移動消費級市場中,更關心的是電池的比體積能量。
日前,金立發(fā)布了一款名為M5的新手機,該手機具有超長續(xù)航功能。金立認為,手機續(xù)航,是國人使用智能手機的第一痛點,也是國民痛點。雖然在這個痛點上存在著一些爭議,但是我們還來看看這款手機的電池吧。電池容量高達6020mAH,電池由兩塊3010mAH的電芯并聯(lián)組成,能量密度達到650Wh/L左右。
從1991年,索尼發(fā)布了鋰離子電池之后,至今的20多年時間里,鋰離子的從本質上并沒有什么變化。但盡管如此,也并非毫無創(chuàng)新,現(xiàn)在的鋰離子電池,無論是效率還是容量,相比之前都有很大的提高,這是如何實現(xiàn)的呢?
如果我們反觀近十年手機電池的發(fā)展,我覺得大概可以分為三個階段。
第一個階段,鋰離子聚合物電池的興起。
傳統(tǒng)的鋰離子電池使用的是普通液態(tài)鋰電解質,但是在2005年以后,聚合物電解質的鋰離子電池開始嶄露頭角。相對于之前的液態(tài)鋰離子電池來說,聚合物鋰離子電池除了在電化學特性上更有優(yōu)勢外,更重要的,是塑型更加靈活,能讓電池做的更薄,體積利用率更高。
第二個階段,手機電池的穩(wěn)定期。
2010年以前,尤其是2007年以前,鋰離子聚合物電池的興起讓手機電池容量有了長足的提高。但是隨著技術的成熟,電池比能量提高的速度開始減緩。更重要的是,隨著電池能量的加大,安全問題開始浮現(xiàn)在我們眼前。很多廠家開始著眼于提高電池的安全性指標,在電池的外殼防護上下了一些功夫。雖然不能提升電池的能量密度,但是在長期發(fā)展來看,還是必要的。因為能量密度增加,出現(xiàn)問題的損失也會越大。第一電動曾有文章說1kg動力電池等同于103gTNT,在不說TNT的心理暗示作用,我覺得從能量的角度去考慮安全性是不夠全面的,要從能量的大小和能量的密度兩方面去考量。
第三個階段,手機電池的第二次能量密度提升。
到2013年以后,手機電池開始有一次的提升了能量密度。這里面有材料的原因,電池廠家通過改善工藝,提高了材料的壓實密度,或通過其他的手段,讓電池的容量有了進步。同時,即iPHONE之后,市場上越來越多的手機電池變得不可拆卸。通過電池和手機的“一體化”,省去了原來電池的硬殼保護,提升了電池的能量密度,或者根據(jù)電池結構,開發(fā)異型電池等。除此以外,更直接的一種方法,是提高電池的電壓。普遍的,通過將電壓平臺提高0.1V左右,提高電池的能量。這與前一段比亞迪的磷酸鐵錳鋰電池有異曲同工之妙。目前,主流的手機電池能量密度保持在600Wh/L左右,有些廠家的產(chǎn)品會稍微高一些,比如小米手機,電池能量密度在620Wh/L以上,還是這款金立手機,能量密度達到650Wh/L。使用的哪種手段,還請對號入座。曾有報道說,當能量密度達到700Wh/L的時候,可能使電池的可充分循環(huán)壽命小于300次,爆炸的隱患大大增加。
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