为什么说电池进步改变生活呢?

2024-06-11 22:43:09 0点赞 0收藏 0评论

能源是人类生存的必须品。即便科幻作品里,能源也往往成为抢夺关键。而电作为能源的一种,它的获取和转换途径有很多,其中很多又是可再生的,也就决定了它比不可再生的石化资源等更适合作为普适能源。

如今电已做到普及,正是如此,我们常常忘了它的重要。等偶尔停电,才会想起没电啥样子。当然,这还是有手机玩,有充电宝、应急电源的情况,小时候点根蜡烛,对着昏黄烛光才是真无聊至极——电的重要性不言而喻。

电池与科技的关系,自然也息息相关。制造业的强弱,和发电量/用电量往往都有正相关关系。如今成为时代弄潮儿的AI,其用电量也可以用惊人来形容。但不谈远的,就说说手里的手机。

闲聊时,我听朋友吐槽过,说过去手机动辄几天续航,有的奇葩机甚至十几二十天都能撑过去,如今的手机,顶天了一两天,重度使用,甚至一天两充三充都有。

其实里面的内情既是情有可原,再者也确实是行业和消费者共同把性能摆在了更高的优先级上,而电池技术没跟上。为什么说是共同选择,因为厂商发现消费者更愿意为性能掏钱,比如过去更高的带宽、更强的算力,更大的屏幕和色彩刷新率。所以厂商们也就更喜欢在这些方面发力。

但续航问题导致体验下降,也的确存在的。这不是厂商懒,而是电池始终难有颠覆行业的技术,毕竟如果有这样的“奇点”到来,被造福的,又何止是手机,我们的生活都会发生翻天覆地变化。

在功能机时代,“老年机”,最早只是黑白屏,功能无非电话和短信。

为什么说电池进步改变生活呢?

后来到彩屏时代,无非多了个“3英寸超大彩屏”,功能扩展到能听个歌。最多也就多个几十万像素摄像头,能拍个“时代的眼泪”,看视频都是奢望。

为什么说电池进步改变生活呢?

再后来到智能手机,实际上续航已大打折扣,因为手机功能已从基本电话、短信、音乐,进化到拍照、即时通讯、网页浏览等。

为什么说电池进步改变生活呢?

只是一来当时移动互联网并不那么强大,大家使用强度没今天那么夸张,其次可更换电池一定程度隐藏了这个问题。

万能充也同样是“时代的眼泪”

为什么说电池进步改变生活呢?

再后来,我们就迎来了移动互联网蓬勃发展。手机几乎一下子替代电脑,成为了每一个普通人最直接的“互联网入口”。据最新统计,全球人均屏幕使用时长超过每天5小时。这样的强度下,对电池容量、续航需求,早已不可同日而语。

手机从基带到芯片,从屏幕到拍照,再到传感器、陀螺仪甚至云台等等,耗电的地方和耗电量其实相较过去,是成倍增长。虽然电池容量从智能手机兴起时的1000mAh时,发展到了4000甚至5000mAh,也依然抵不住日益增长的需求。

为什么说电池进步改变生活呢?

等到手机整体规格整整卷了一圈之后,电池还是块难啃的骨头。但不夸张的说,手机电池的发展,实际已摸到了人类前沿科技的发展。所以即便这骨头再难啃,也还是有人在努力的。

那么电池技术发展的桎梏到底在哪里呢?直观易比较的一个指标,就是能量密度,这个其实比较容易理解,就是同样的体积,能够塞下多少电池容量。

为什么固态电池如今被大家常挂嘴边?自然是因为其能量密度让人抱有期待。那除了等待行业的前沿科技的进化之外,现有的基础上能否不躺平,积极应对呢?答案是肯定的。

为什么说电池进步改变生活呢?

比如vivo S19这次的6000mAh大电池为例,要知道这么大的电池容量,如果按照过去的方案来做,手机一定会被做成一个“砖头机”的,所以其中有很多细节都很有意思。

首先,设计的人别出心裁,在电池外壳上做起了文章,将保护板缩小了15%并且进行了折叠。硬是多挤出来了120mAh的电池容量。(别小瞧了这一点,手机内部空间早已经是寸土寸金,不然也不会连标准SIM卡槽和3.5mm接口都被过渡掉)

除此之外,正负极材料则是相对硬核的部分。我们手机上的锂电池的正极材料常见的有钴酸锂(LiCoO2)、镍钴锰三元材料(LiNiMnCoO2,简称NMC)、镍钴铝三元材料(LiNiCoAlO2,简称NCA)、磷酸铁锂(LiFePO4)等等。负极材料大多是碳材料,主要是石墨。因为石墨具有优良的导电性和化学稳定性,在充放电过程中能够可逆地嵌入和脱嵌锂离子。锂电池的原理,其实就是锂离子在正负极的运动。

目前比较热门的一种材料就是硅碳的负极,这种负极材料的开发旨在提高电池的能量密度,因为硅具有非常高的理论储锂容量(大约4200mAh/g),远高于传统石墨负极的372mAh/g。目前第二代由vivo和宁德新能源合作开发的。第二代的硅碳负极材料,主要是硅的含量上变化,从第一代的硅碳材料,大约是20%~30%的硅含量,提升到第二代则是40%的硅含量。

具体到数据方面,第二代的碳硅负极,能量密度能够比常规的石墨负极高20%,比极限石墨负极高16%。

再加上用更高强度的高强低磁钢去提高强度并做薄主板支架,长时间投入研发的元器件布局,在长度上收短12%。如此之多的手段全部叠加在一起,最终才做成一个仅仅7.19mm厚,193g重,却拥有6000mAh大容量电池的手机,能量密度达到了809Wh/L。这个数据是什么概念呢,业界对聚合物锂电池的要求是500Wh/L的能量密度,第一代硅碳材料负极是779Wh/L,而现下它当之无愧地站在了顶流的位置。

并且因为是半固态电池,其耐低温的性能也要强于普通电池,电池技术终于也卷起来了。

未来有一天,或许我们能够在材料上一点一点的挤压,能够找到更强大的正负极材料,甚至电离子乃至电池的化学反应也会发生变化,从而我们会完成一些或大或小的跨度,最终重新回到过去“N天一冲”的幸福日子,并且这些技术会被同样用在新能源车,也许1500km、2000km续航的汽车也会成为可能。这是因为材料学毕竟有一些“神农尝百草”的精神在里面,而且时间是个充满希望的未知数。

但是至少当下看到手机厂商重新开始卷电池容量,卷电池耐久度,还是很让人开心的,因为这是实实在在影响手机使用体验的一个单项。

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