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初代iPhone對(duì)我們?cè)?jīng)所熟悉的個(gè)人計(jì)算設(shè)備帶來了一場(chǎng)革命性，而它發(fā)布距今已有10年時(shí)間了。雖然這款手機(jī)徹底改變了我們與個(gè)人電子設(shè)備的交互方式，它也并不完美。實(shí)際上，作為手機(jī)的關(guān)鍵元素之一，初代iPhone的續(xù)航能力可謂十分糟糕。

雖然手機(jī)技術(shù)依然在高速發(fā)展，處理器速度越來越快，攝像頭像素越來越高，內(nèi)存和存儲(chǔ)空間越來越大。但作為困擾初代iPhone的最大問題之一，糟糕的續(xù)航能力依然延續(xù)至今。對(duì)于大多數(shù)智能手機(jī)而言，36小時(shí)的續(xù)航幾乎已經(jīng)是極限了。

雖然新聞報(bào)道會(huì)時(shí)不時(shí)介紹一些所謂的前沿電池技術(shù)，號(hào)稱能在未來讓智能手機(jī)提供長(zhǎng)達(dá)一周的續(xù)航能力。但我們和這個(gè)目標(biāo)之間的距離并沒有比10年——也就是喬布斯告訴我們每天都得給手機(jī)充電那時(shí)——更近了一步。

為什么智能手機(jī)電池的發(fā)展速度如此緩慢？完美的智能手機(jī)電池距離我們還有多遠(yuǎn)？本文就會(huì)對(duì)這些問題進(jìn)行探尋。

追尋遙不可及的夢(mèng)想

你或許會(huì)說，提升續(xù)航有什么難的？把電池容量擴(kuò)大，或者從手機(jī)廠商賺取的數(shù)十億利潤(rùn)當(dāng)中抽一部分用來搞研發(fā)不就好了？

很遺憾，事情并沒有那么簡(jiǎn)單。開發(fā)新電池并不只是投入資金、雇傭最優(yōu)秀的科學(xué)家和工程師、或者是耗時(shí)間而已。和提高處理性能不同的是，制作更高能量密度的電池需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的科學(xué)領(lǐng)域。

“處理性能都是符合摩爾定律的，因此晶體管每隔幾年都會(huì)略微縮小。如此一來，我們就能在芯片當(dāng)中放進(jìn)更多的晶體管，并以此獲得更高的處理性能。”倫敦帝國(guó)學(xué)院戴森設(shè)計(jì)工程學(xué)院電化學(xué)科學(xué)與工程講師Billy Wu博士這樣說道。

“對(duì)于微處理器而言，最重要的是縮小一切。而對(duì)于鋰離子電池，如果你想提高能量密度，那就需要從根本上改變你放進(jìn)電池的材料?！?/p>

這可不是簡(jiǎn)單地替換某些化學(xué)元素那么簡(jiǎn)單。你需要小心翼翼地平衡各種元素的混合，因?yàn)樯圆蛔⒁饩涂赡芤饑?yán)重問題。

“目前我們使用的是NMC，也就是鎳鈷錳三元鋰離子氧化物材料，在未來幾年里，我們將能通過調(diào)整三種材料的混合比例來增加電池密度?！彼忉尩馈?/p>

“由于材料沒有發(fā)生改變，我們可以繼續(xù)使用之前的生產(chǎn)線。而這或許可以帶來10-20%的電池性能提升。”

10-20%的續(xù)航提升并不算高，充其量也只能把智能手機(jī)的充電間隔從一天延長(zhǎng)到2天。用多年的研發(fā)換來這點(diǎn)程度的提升顯然不是消費(fèi)者期待中的技術(shù)進(jìn)步。

為什么不能快速解決續(xù)航問題

雖然消費(fèi)者和整個(gè)產(chǎn)業(yè)都在呼吁使用更高能量密度的電池，但這份等待可能會(huì)再持續(xù)一段時(shí)間。

“電池生產(chǎn)有點(diǎn)像是一種黑魔法，”Wu博士告訴我們，“之所以耗時(shí)這么長(zhǎng)，是因?yàn)槿藗儽仨毴L試每一種組合。我們想要增加增加續(xù)航時(shí)間，而為了確保這一點(diǎn)，我們必須進(jìn)行測(cè)試?！?/p>

即便找到適合的替代材料，并不是說簡(jiǎn)單地進(jìn)行一下替換就行了。

“在電池當(dāng)中，有機(jī)硅被看作是石墨的替代。由于它的能量密度是后者的10倍，我們可以想象未來手機(jī)的續(xù)航被延長(zhǎng)到10天而不是1天，”Wu博士說道，“但問題在于，這種材料會(huì)產(chǎn)生體積上的大幅增加?！?/p>

“在對(duì)電池進(jìn)行充放電時(shí)，石墨的體積會(huì)產(chǎn)生10%的擴(kuò)張和收縮，這是我們可以承受的。但有機(jī)硅在充放電時(shí)的體積會(huì)擴(kuò)大300%，試想一下，如果一部電動(dòng)汽車所使用的是一塊1米寬的電池，那它在充電時(shí)會(huì)突然變大到3米寬，這顯然是無法被實(shí)際應(yīng)用的。”Wu博士解釋道。

“我們需要去處理當(dāng)中的一些工程技術(shù)難點(diǎn)?！?/strong>

資金也是電池研發(fā)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。這里說的并不是用于研發(fā)的資金——那是相當(dāng)充足的，而是由于相關(guān)的技術(shù)突破蘊(yùn)含著高達(dá)數(shù)十億英鎊的利潤(rùn)潛力，數(shù)以百計(jì)的廠商、科學(xué)家和研究團(tuán)體都在尋找突破口。

但這些資源并沒有被匯集在一起，研發(fā)當(dāng)中也并沒有遵循利潤(rùn)第一的準(zhǔn)則，這種缺乏全行業(yè)合作的方式將會(huì)影響到技術(shù)的進(jìn)步。

“正在實(shí)驗(yàn)新電池技術(shù)的人們都進(jìn)行著大量的研發(fā)工作，”高通產(chǎn)品管理總監(jiān)George Paparrizos告訴我們，“他們當(dāng)中有許多人正處于初級(jí)階段，而一個(gè)研發(fā)項(xiàng)目通常許多數(shù)年時(shí)間才能真正投入生產(chǎn)。”

我們何時(shí)才能迎來大幅度的進(jìn)步？

那相關(guān)的技術(shù)研發(fā)何時(shí)才能讓續(xù)航一周的智能手機(jī)變成現(xiàn)實(shí)呢？除非你能欣然接受諾基亞3310而不是iPhone 8或者Galaxy S9，否則就還得繼續(xù)等待。