-
1 # 一貫可樂
-
2 # 萬物百科
為什麼電池技術在發展,而我們卻感覺手機電量越來越不夠用。
智慧手機一直在以飛快的速度進行著更新換代,手機上可用的功能也是越來越多,但是手機的續航問題卻一直消費者的心病,特別是隨著使用時間的增長,手機的電池容量也會慢慢的下降,最終達到讓人無法忍受的地步,從而選擇換機。充電器廠家發現許多手機最終退役的原因都是因為電池老化,所以這樣讓人不禁發牢騷:為何這麼多年了,電池技術卻發展的如此緩慢呢?其實這也算是一種誤解,至少這個“緩慢”是相對而言的。智慧手機一直在以飛快的速度進行著更新換代,手機上可用的功能也是越來越多,但是手機的續航問題卻一直消費者的心病,特別是隨著使用時間的增長,手機的電池容量也會慢慢的下降,最終達到讓人無法忍受的地步,從而選擇換機。充電器廠家發現許多手機最終退役的原因都是因為電池老化,所以這樣讓人不禁發牢騷:為何這麼多年了,電池技術卻發展的如此緩慢呢?其實這也算是一種誤解,至少這個“緩慢”是相對而言的。
我們先看看電池的發展。先說近的。以使用量最大的鋰電池:18650圓柱形電池為例。大概10年前最大容量僅為2.6Ah。現在已經有3.6Ah容量的了。再說稍遠一些的。鋰電池經歷了滿電電壓4.10、4.20、4.35三個階段,也就是最近20年的事情。伴隨著滿電電壓的提高,實際上是材料改變帶來的技術進步造成的。 這是鋰電池的變化,再看看其它電池的發展。①一次性電池,以前是碳性乾電池,現在基本是鹼性電池,大電流放電得到很大的改善。②汽車電瓶,以前是鉛酸蓄電池,裡面是稀硫酸需要定期加水。現在是鉛鈣免維護電池,不需要加水了。③我們常用的5號充電電池(一號等一樣)鎳鎘電池,被鎳氫電池取代了(容量從500mAh漲到2000mAh用時不到20年)。
從上面我們也看到電池技術確實是在發展,那麼為什麼我們會感覺不到呢?主要有這幾點原因。
1.相對晶片的進步,電池進步比較慢。至少是最近40年來,晶片基本是以18個月翻一翻的超高速度在進步。放眼整個人類歷史,也沒有什麼東西能夠持續以這麼高的速度提升這麼長時間。晶片效能的提升,也就意味著功耗的增加電量消耗加快。
2.電池的進步跟不上我們的需求。以手機為例。剛開始大哥大磚頭那麼大隻能打電話。後來手機越來越小,待機時間越來越長。10多年前待機一週的手機隨便找。現在你要找待機一個月的功能手機也是有的。但是現在手機的功能已經遠不是打電話了,聽音樂、看影片、上網電腦的大部分功能。已經全部用電池供電了。對電池的要求能不高?
3.廠家們的“小九九”。雖然每個手機廠家都會強調自己手機的續航能力,但事實上他們一直希望是把手機成為一種快消品,而事實上他們也是這樣做的,如果大家都一臺手機用個三五年,那麼不用多久手機市場就會大幅的萎縮,變成像PC市場一樣半死不活。所以現在普遍設計手機一天一充,並留一點餘量。按鋰電池的壽命:500個迴圈壽命降到70%左右。大概2年後,手機就不能保證一整天的使用了,逼著你換手機。
我們先看看電池的發展。先說近的。以使用量最大的鋰電池:18650圓柱形電池為例。大概10年前最大容量僅為2.6Ah。現在已經有3.6Ah容量的了。再說稍遠一些的。鋰電池經歷了滿電電壓4.10、4.20、4.35三個階段,也就是最近20年的事情。伴隨著滿電電壓的提高,實際上是材料改變帶來的技術進步造成的。 這是鋰電池的變化,再看看其它電池的發展。①一次性電池,以前是碳性乾電池,現在基本是鹼性電池,大電流放電得到很大的改善。②汽車電瓶,以前是鉛酸蓄電池,裡面是稀硫酸需要定期加水。現在是鉛鈣免維護電池,不需要加水了。③我們常用的5號充電電池(一號等一樣)鎳鎘電池,被鎳氫電池取代了(容量從500mAh漲到2000mAh用時不到20年)。
從上面我們也看到電池技術確實是在發展,那麼為什麼我們會感覺不到呢?主要有這幾點原因。
1.相對晶片的進步,電池進步比較慢。至少是最近40年來,晶片基本是以18個月翻一翻的超高速度在進步。放眼整個人類歷史,也沒有什麼東西能夠持續以這麼高的速度提升這麼長時間。晶片效能的提升,也就意味著功耗的增加電量消耗加快。
2.電池的進步跟不上我們的需求。以手機為例。剛開始大哥大磚頭那麼大隻能打電話。後來手機越來越小,待機時間越來越長。10多年前待機一週的手機隨便找。現在你要找待機一個月的功能手機也是有的。但是現在手機的功能已經遠不是打電話了,聽音樂、看影片、上網電腦的大部分功能。已經全部用電池供電了。對電池的要求能不高?
3.廠家們的“小九九”。雖然每個手機廠家都會強調自己手機的續航能力,但事實上他們一直希望是把手機成為一種快消品,而事實上他們也是這樣做的,如果大家都一臺手機用個三五年,那麼不用多久手機市場就會大幅的萎縮,變成像PC市場一樣半死不活。所以現在普遍設計手機一天一充,並留一點餘量。按鋰電池的壽命:500個迴圈壽命降到70%左右。大概2年後,手機就不能保證一整天的使用了,逼著你換手機。
-
3 # 數碼吧
科技進步也是有瓶頸的,如果電池問題解決,不僅僅是手機行業,恐怕所有和電池有關的行業都要發生新一輪變革,而且技術積累也不是一蹴而就的。
-
4 # 科技小館
雖然目前我們遇到的瓶頸是電池技術停滯不前,但是深層次的原因其實是人類對能量、能源本身的認識還處於相對較低的層次,而且已經很多年沒有什麼實質性的進展了。能源研究領域的基礎科學研究的落寞,才是我們目前遇到的很多問題的根本原因。
人類利用能源的歷史人類利用能源的歷程 人類利用能源的歷史, 也就是人類認識和征服自然的歷史。人類利用能源的歷史可分為五大階段:
火的發現和利用;畜力、 風力、 水力等自然動力的利用;化石燃料的開發和熱的利用;電的發現及開發利用;原子核能的發現及應用可以看出,人類文明發展至今,能夠認識並利用的能量形式也就幾種:自然界的動能、勢能,化石燃料的化學能,核能。電能其實只是這些基本能源的轉化形式,畢竟人類目前為止還沒有在自然界中發現可以直接使用的穩定電源(估計將來也沒多大可能性)。
這幾種能源能不能支撐人類文明持續下去甚至更進一步,乃至進化到更高層次到文明形態?按照目前的認知,應該是不行的。
而且,即使是對這少得可憐的幾種能源,人類的認識水平也是僅限於利用。而對其產生、釋放、儲存等等基礎理論,研究還明顯不夠。這也反過來制約了人類對這些能源的利用。比如,電池技術。
電池技術1799年,伏特成功製成了世界上第一個電池“伏特電堆”。這個“伏特電堆”實際上就是串聯的電池組。1836年,英國的丹尼爾對“伏特電堆”進行了改良,又陸續有效果更好的“本生電池”和“格羅夫電池”等問世。1860年法華人普朗泰(Gaston Plante)發明出用鉛做電極的電池。當電池使用一段時間電壓下降時,可以給它通以反向電流,使電池電壓回升,所以稱它為“蓄電池”。1887年,英華人赫勒森(Wilhelm Hellesen)發明了最早的乾電池。相對於液體電池而言,乾電池的電解液為糊狀,不會溢漏,便於攜帶,因此獲得了廣泛應用。1890年,愛迪生髮明可充電的鐵鎳電池。1910年可充電的鐵鎳電池商業化生產。如今,充電電池的種類越來越豐富,形式也越來越多樣,從最早的鉛蓄電池,鉛晶蓄電池,到鐵鎳蓄電池以及銀鋅蓄電池,發展到鉛酸蓄電池、太陽能電池以及鋰電池等等。與此同時,蓄電池的應用領域越來越廣,電容越來越大,效能越來越穩定,充電越來越便捷。
電池的基本理論基礎並不高深複雜。基本原理還是當年福特發明的伏打電池,也就是氧化還原反應。高中化學書上介紹的Zn Cu原電池用的是氫離子,原理和現在鋰離子電池類似,只是把正負極材料、電解液換換,氫離子再換成鋰離子罷了。
但是,只有最簡單的基礎理論是遠遠不夠的。拿鋰離子電池為例,認識到氧化還原反應,只是最基本的,說明能發生如此材料有可能作為電池正負極材料,可以讓鋰離子在正負極間來回穿梭,從而實現充放電的目的。但具體是否真的可用,還有很多決定因素:
發生嚴重的副反應不行。充電放電都生成其他有害物質怎麼行?充放電效率太低不行。充電兩小時,通話五分鐘,誰受得了?迴圈穩定性不好也不行。充電迴圈起碼要幾百次吧,否則充幾次電電池就報廢了。安全性不好絕對不行。不用解釋,血的教訓。電池乍看起來原理簡單,但想要進一步提高效能,取得革命性突破異常困難。需要解決科學和工程領域內的一系列問題,涉及到材料學、無機化學、有機化學、物理、表面、介面、熱力學、動力學、工程機械加工、電子電路技術等交織在一起的諸多問題。
可能的出路另闢蹊徑,超級快充一方面,想要支撐手機功能強大,執行持久,就需要將內建電池容量做大,勢必導致手機越來越厚重。另一方面,為了保證日常使用的手感和體驗,需要手機的重量和厚度必須保持在一定範圍之內,不能無限增長。兩個方面完全對立,在目前電池技術無法突破的情況下,無法同時解決。
不過,廣大手機廠商還是提出了自己的解決方案。既然沒有辦法無限提升手機電池容量,那就加快充電速度,發展超級快充,從另一個層面顯著提升了手機使用體驗。
目前比較流行的快充方案有高通QC、聯發科PEP、OPPO VOOC、華為FCP/Supercharge、USB PD等。
各種快充技術都由手機廠商自己的研發,實現快充的條件苛刻,手機、充電器、資料線必須匹配,缺一不可。
石墨烯電池石墨烯電池是2004年出現的一種新能源電池,被寄希望為電動汽車電池技術的突破口。
石墨烯本身是一種非常理想的導體材料,強韌和柔韌性極佳,能大幅提升手機電池的續航能力,也能把數小時的充電時間壓縮至短短几分鐘,同時石墨烯聚合材料電池的重量僅為傳統電池50%,成本將比鋰電池低77%。
回覆列表
算上自身的發展速度,以及手機APP的效能耗電快速增長(想想以前的充電時間、以及以前手機有啥APP?),電池的發展速度並不慢;
現在老早有新的技術可以實現秒充、超快充,但成本過大,還未到民用的時間點