電池續(xù)航力的提升決定著電動汽車的命運,科研人員在追求化學與材料的新發(fā)現(xiàn),車企與電池供應(yīng)商在合力降低成本增加能量。在不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)中,替代鋰離子化學成分的各種研究大量投入,有一些成為了熱門應(yīng)用和解決方案。
手機電池貌似提高很快,動力電池呢?
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(guān)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(zhì)量比能量和體積比能量兩種說法。所謂質(zhì)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(zhì)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(zhì)量往往只有幾十克,所以在移動消費級市場中,更關(guān)心的是電池的比體積能量。
反觀近十年手機電池的發(fā)展,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(zhì),但是在2005年以后,聚合物電解質(zhì)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(shù)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(jié)構(gòu),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,一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。
既然提高電壓有如此多的害處,為什么大家還要這么去做呢?這讓我想起了一個故事。以前圓珠筆和鋼筆的筆芯粗細度是一樣的,但是有一個問題,就是圓珠筆書寫2萬字左右,就會出現(xiàn)漏油,主要原因就是筆珠的磨損壽命就在2萬字左右,當所有人都在研究耐磨材料的時候,有個叫田騰山郎的日本人,開發(fā)了一款產(chǎn)品,就是讓筆芯的油墨在2萬字之前用完。這與現(xiàn)在的手機電池的研發(fā)思路有相似之處。
智能手機,已不再是當年“用到壞”傳統(tǒng)手機,而是像電腦一樣,用一段之后,就需要更新升級。因此可能還沒到電池出現(xiàn)問題的時候,手機已經(jīng)淘汰了。雖然我個人認為,提高電池電壓平臺,實際上是一個比較冒險的方式,對電池的穩(wěn)定性和壽命,都有著潛在的影響。但是目前看,適當?shù)奶岣咭稽c電池的工作電壓,起碼市場對這種做法還是接受的。