手機硬件已進入發展瓶頸,未來電池技術將如何突破?
2018年03月06日07:20

  許多朋友可能已經發現如今智能手機發展的“極端規律”:處理器核心越來越多,而屏幕也越做越大。十核CPU、8GB RAM、4K解像度,智能手機的硬件指標正在飛速狂飆。

  的確,手機硬件性能的提升能為我們帶來更好的體驗,甚至有些地方已經超過電腦等智能終端所帶來的影響。但不知道大家有沒有注意到,手機硬件的飛速提升,耗電也愈發猛烈,但手機電池技術似乎沒有跟上硬件飛速發展的腳步。

  儘管手機性能提升雖好,但作為隨身攜帶的手機,沒了電就等同於一塊磚頭,“手機取代PC說”也成了空談。這樣看來,扼住智能手機發展咽喉的,終究是電池。

  針對於此,今後手機廠商如何應對?未來手機電池技術將如何突破?下面不妨跟隨筆者一起來探討一番。

  機身做薄更漂亮,還是為續航妥協?

  在目前的手機市場上,如果你想買到外觀與性能續航二者兼得的智能手機,幾乎是很睏難的。

  目前鋰電池技術的限製使得廠商在外觀與續航上必須做出選擇,如果你想要續航更持久的手機,就必須擴大鋰電池容量,而電池容量的擴大會使得鋰電池的體積增大,相應的手機也會變大變厚,甚至影響單手持握。

縱觀目前的手機發展趨勢,我們也可以看出手機廠商的選擇。
縱觀目前的手機發展趨勢,我們也可以看出手機廠商的選擇。

  當下熱門的無邊框、全面屏、屏內指紋等設計顯然是為外觀而生,而反觀消費者這邊,手機外觀也成為用戶選購手機的第一選擇,更時尚更好看的外觀會吸引更多消費者購買。

  當然也有一大部分人寧願要續航,因此也有一部分為續航妥協的機型,用以解決這部分的痛點。不過,這些機型往往擁有磚頭似的厚重機身,隨身攜帶時也是一種累贅。

  曲線救國,快充技術盤點

  為了保障手機長時間運行所需要的電能,以及手機更薄更漂亮的市場需求,不少廠商都內置容量儘可能大的電池,但電池容量的增大會導致手機充電時間的增多。因此,許多廠商們對充電技術絞盡了腦汁,曲線救國的快充方案也因此誕生。

  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。

  雖然同是對手機電池進行快速充電,但原理不盡相同,家裡堆滿手機充電頭已是司空見慣,每個品牌的手機需要對應的充電頭才能進行快充,曾經一個充電頭兼容所有手機快充的時代早已成為過去式。

  眾所周知,P=UI(電功率=電壓X電流),提升充電效率無非是增大電流或者電壓。這些快充主要分為兩大解決方案,一為高壓低電流快充方案,二為低壓大電流快充方案。

  採用第一種解決方案的常見有高通QuickCharge、聯發科PEP、華為FCP、USB-PD等等,而第二種則有OPPO的VOOC(5V/4A),一加的Dash閃充(5V/4A),魅族的mCharge(5V/5A)以及華為的SuperCharge(4.5V/5A、5V/4.5A)。

  第一種高壓低電流快充是在充電過程中提升充電電壓(7-20V左右)來提升充電功率,無快充手機充電過程一般是先將220V電壓通過充電頭降至5V,手機內部電路再把5V電壓降至4.2V然後把電量輸送給電池,整個降壓過程中會產生熱能。

低壓高電流(左)與高壓低電流(右)快充發熱對比
低壓高電流(左)與高壓低電流(右)快充發熱對比

  第二種低壓高電流的快充是在電壓一定(4.5V-5V)的情況下,增加電流,一般使用並聯電路的方式進行分流。在恒定電壓下,進行並聯分流之後每個電路所分擔的壓力越小,在手機中也進行同樣處理的話,這個每條電路所承受的壓力也就越小。

  比如VOOC閃充通過增加充電線纜的線路數量/電池觸點的數量來增大電阻的橫截面積,降低阻值提高大電流的承載能力,而華為SuperCharge快充則讓充電器直接向手機輸出低電壓,避免機身內部“高壓到低壓”轉換帶來的高發熱。

  此外也有一些比較特殊的快充方式,比如vivo的雙擎閃充,其採用了雙充電芯片並聯充電的方式,是普通充電技術速度的2倍。

  這些五花八門的快充技術都由廠商自己的研發,實現快充的條件苛刻,手機、充電器、數據線一一對應,缺一不可。只不過談及Apple,依然採用的是萬年拖後腿的超級慢充(5V/1A)。

  突破瓶頸:石墨烯電池、超級電池出現

  各廠商曲線救國的快充方案治標不治本,追溯本源,還是要電池發展有質的飛躍才行。好在目前已經出現勢頭,去年從MWC和CES上都嗅到了石墨烯電池的發展。

  石墨烯電池是2004年開發出的一種新能源電池,從誕生之初便備受關注,目前還被寄希望為電動汽車行業電池技術的突破口。

  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幾分鍾,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%。

  而最近一則電視新聞報導稱,國內的浙江大學在石墨烯電池的基礎上,研發出了鋁-石墨烯超級電池。實驗數據顯示,快充充電1.1秒就能充滿電。

  報導還稱這種超級電池擁有超高耐用性和安全性,其可經曆25萬次循環,比電容量保持91%。由於超級電池是柔性材料,折彎依然能夠保持容量,遇火也不會爆炸。

  從目前來看,石墨烯電池與超級電池是最能夠突破智能手機瓶頸的電池,也是業界內最接近商業化的產品。不過由於仍處於實驗室階段,目前量產困難,下放到民用領域可能還需要等等。

  結論

  隨著手機硬件與功能的增多,人們對手機電池的需求也日益增加。

  智能手機的發展正如木桶,扼住智能手機發展咽喉的終究是電池。智能手機日後想要走的更遠,其中電池這一塊短板必須解決。這裏也許可以期盼石墨烯電池與超級電池的更快商用,以及期待更優良電池材料的出現。

  不過,智能手機的硬件提升看似雖好,但許多其實都只是廠商叫賣的噱頭。縱觀整個行業的手機,其中絕大部分對於消費者來說已經處於性能過剩的狀態,但多餘的性能依舊會消耗電量。

  應該看到,這是由消費者反驅動廠商所造成的結果。因此在電池技術沒有突破的現在,希望眾多消費者更加理智選購硬件合適的手機,這才是消費者目前對於購買手機應當保持的理性態度。

  本文來自太平洋電腦網

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