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智慧手機中有晶片也有電池,但是晶片效能提升巨大,而電池技術幾乎還是老樣子沒啥變化,為什麼會這樣?
雖然在手機中既有晶片,也有電池。但是二者發展規律並不相同,簡單的說晶片遵循的是摩爾定律;而電池卻沒有相關的發展定律。從材料上看,晶片半導體主要材料是矽;而主流的手機電池一般都是鋰。
為什麼智慧手機發展這麼快,手機電池還是20年前的技術?
摩爾定律下的半導體摩爾定律是由英特爾(Intel)創始人之一戈登·摩爾(Gordon Moore)提出來的。當價格不變時,積體電路上可容納的元器件的數目,約每隔18-24個月便會增加一倍,效能也將提升一倍。換言之,每一美元所能買到的電腦效能,將每隔18-24個月翻一倍以上。這一定律揭示了資訊科技進步的速度,手機效能有跡可循。
摩爾定律是簡單評估半導體技術進展的經驗法則,其重要的意義在於長期而言,IC製程技術是以一直線的方式向前推展,使得IC產品能持續降低成本,提升效能,增加功能。
但是電池技術,並沒有相關的定律。
電池是透過正極和負極來進行氧化還原反應,使得帶電鋰離子在電解液中來回穿梭就形成電量的輸送。只是市場到目前為止還沒能夠找到可以替代來做正負極的石墨和鈷酸鋰,因此在電池技術上看好像就停滯不前。
電池技術的發展被晶片產業發展帶來的能耗抵消如果仔細回想的話,功能機時代手機電池容量其實並不大。電池容量在1500mAh左右的功能機能滿足較長時間的使用;而現在的智慧手機電池容量普遍超過3000mAh大小,但是很難滿足一天的需求。3000mAh和1500mAh相比是有進步的。
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,這40%的提升,是革命性的。不過,手機效能提升帶來的巨大功耗則抵消了電池的進步。
手機效能提升明顯,對於智慧手機而言效能增長很迅速但是電池已經難以跟上發展,大部分旗艦手機電池都難以保證一天的續航,很多時候就不得不選擇充電寶進行電量補充。
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其實手機電池的技術並不是沒有更新,而是目前所有廠家在宣傳手機時,對於電池方面都是以容量帶過,所以大眾只是簡單知道電池是鋰電池而已。
鋰電池很早以前就有了,但鋰是一種高度活躍的金屬,在使用時不太安全,經常會在充電時出現燃燒、爆裂的情況。為了使電池能夠更安全、高效,加入了能抑制鋰元素活躍的成份,才有了後來改進型的鋰離子電池(Li-ion)-分為液體鋰離子和聚合物鋰離子兩種
液體鋰離子:由於在過度充電的情形下,容易造成安全閥破裂而引起火燒的情形,所以加裝了保護IC線路,用以確保電池不會發生過度充電的情形。
聚合物鋰離子電池:單位能量比一般鋰離子電池提高了50%,其容量、安全性、迴圈壽命與環保效能等方面都有大幅度提高,且充電時間更短。
手機電池的發展共分為三個時代,他們分別是Ni-MH(鎳氫)電池、LiB(液體鋰離子)電池,LiP(聚合物鋰離子)電池。將來可能還有更多新的技術來取代,起碼目前在容量和充電速度上一直在提升,所以不能說技術沒變更。