鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1310次 | 2018年09月24日
為何多年來手機(jī)電池容量停滯不前?
如果現(xiàn)在推出一款續(xù)航時(shí)間長達(dá)4天的智能手機(jī),估計(jì)它會(huì)賣瘋。從2007年到2015年,8年時(shí)間里,智能手機(jī)的電力始終是用戶的痛點(diǎn),而且不管手機(jī)廠商在產(chǎn)品上采用了多少節(jié)電的設(shè)計(jì),智能手機(jī)依然只能維持至多一天半的使用,而大部分手機(jī)電力,也只夠大半天使用而已。
不過,我們不能過多的苛責(zé)手機(jī)廠商,我記憶當(dāng)中,為了解決電力的痛點(diǎn),手機(jī)廠商把可以用的招數(shù)都用上了——在硬件方面,增加電池的容量這自不必說,動(dòng)態(tài)調(diào)整SoC的內(nèi)核運(yùn)行頻率,PSR自刷新,Nega負(fù)液晶,協(xié)處理器,VOOC快充,20nm制程等等;在軟件方面,智能手機(jī)的節(jié)電模式變得越來越激進(jìn),進(jìn)入“超級省電模式”,甚至?xí)苯影哑聊蛔兂珊诎?,?G/4G無線網(wǎng)絡(luò)給斷開,除了手機(jī)基本的通話短信功能外,其它App都不能打開,至于降低SoC的工作頻率,這已經(jīng)是基本常識。
手機(jī)廠商撓破頭皮想了這么多的辦法節(jié)約手機(jī)的電量,但仍擋不住越來越耗電的手機(jī)元件。屏幕是手機(jī)的耗電大戶,它現(xiàn)在變得越來越大;4G網(wǎng)絡(luò)也比3G網(wǎng)絡(luò)更加耗電;現(xiàn)在的手機(jī)還希望所有用戶默認(rèn)把藍(lán)牙打開;而且,性能越來越強(qiáng)大的SoC對改善電力的問題上幫助不大。
更重要的是,手機(jī)電池的容量提升到3000mAh之后,就再難進(jìn)步了。換言之,不管使用多少節(jié)電的技術(shù),在手機(jī)元件以及由于一直聯(lián)網(wǎng)的耗電量越來越大的情況下,手機(jī)電池容量若得不到提升,那么手機(jī)的續(xù)航時(shí)間就很難突破“半天”的限制。現(xiàn)在提升手機(jī)電池的技術(shù)變得越來越重要,因?yàn)樘厮估?Tesla)之類電動(dòng)汽車未來會(huì)變得越來越流行——更重要的是,特斯拉采用的是和手機(jī)電池一樣的鋰離子電池。所以,手機(jī)電池技術(shù)有任何一點(diǎn)微小的進(jìn)步,將對手機(jī)行業(yè)以及電動(dòng)汽車行業(yè),還有未來更多產(chǎn)品構(gòu)成深遠(yuǎn)的影響。
那么,為什么手機(jī)任何一個(gè)部分在過去8年時(shí)間都取得了飛躍式的技術(shù)進(jìn)步,但電池部分卻一直停滯不前?安迪(AndyChu),曾任2012年破產(chǎn)的新能源初創(chuàng)公司A123高管,對MIT科技評論說:
能源儲(chǔ)存是大玩家才進(jìn)入的游戲,因?yàn)樵陔姵厣?,太多事情可以發(fā)生錯(cuò)誤。我希望初創(chuàng)團(tuán)隊(duì)們能取得成功。但你看最近幾年,情況并不樂觀。
獲得通用電氣與美國能源部投資的新能源初創(chuàng)公司EnviaSystems也遭遇滑鐵盧——2012年在華盛頓的重大會(huì)議上,它宣稱研發(fā)出了能量密度更高,但成本更低的電池。當(dāng)時(shí),公司主席以及CEO阿圖爾(AtulKapadia)在電話會(huì)議上稱公司的電池“電池的成本將會(huì)是今天的電池成本的一半以下——可能會(huì)達(dá)到45%,并且能源密度將會(huì)是傳統(tǒng)電池的三倍?!彪S后,該公司還與通用達(dá)成合作關(guān)系,將為通用的新電力車型提供電池。
然而,2013年2月,通用方面檢驗(yàn)Envia的電池時(shí),卻發(fā)現(xiàn)雖然電池達(dá)到400瓦特時(shí)/公斤的能量密度,但卻無法支持宣稱的300個(gè)重放電循環(huán)。隨后,通用再經(jīng)過了廣泛的檢測之后發(fā)現(xiàn),Envia交付的電池達(dá)不到自己所宣稱的標(biāo)準(zhǔn)?!罱K通用結(jié)束了Envia的合同。一顆能源新星最終墮入深淵。
史蒂夫(SteveLeVine)是QZ駐華盛頓的記者,他最近寫了一本名為《ThePowerHouse》的書籍,里面描繪了Envia在電池技術(shù)研發(fā)方面所遇到的困難。而它一家的困難,也是千千萬萬家的困難。
Envia首先面對的困難是,盡管電池工業(yè)已經(jīng)發(fā)展多年,但人們對電池的原理依然陌生。換言之,人們可以通過反復(fù)實(shí)驗(yàn),從而得到一個(gè)最優(yōu)結(jié)果,但卻無法說出原因。結(jié)果,當(dāng)技術(shù)研發(fā)人員試圖改變電池的某一部分時(shí),無法準(zhǔn)確把握它所帶來的影響,以至于出現(xiàn)問題時(shí),完全找不到原因。此外,由于對電池理論缺乏足夠深入的了解,一些不曾預(yù)見的問題,往往潛伏數(shù)年后才被發(fā)現(xiàn)。
Nozuonodie,Envia在研發(fā)上遭遇的困難,部分因?yàn)樗鼪Q定在電池上采用兩種實(shí)驗(yàn)性的電極材料,而非一種。換言之,干擾技術(shù)人員的原因又多了一種,以復(fù)雜理論的角度來看,不確定因素一多,就會(huì)衍生出大量不可預(yù)知的問題。
2006年,Envia授權(quán)阿拉貢國家實(shí)驗(yàn)中心(ArgonneNationalLaboratory)研發(fā)一種有前景的電池材料,然而,出現(xiàn)了一嚴(yán)重的問題。這個(gè)問題被一名產(chǎn)品經(jīng)理稱之為“厄運(yùn)因子”——當(dāng)隨著時(shí)間的推移,電池電壓會(huì)發(fā)生變化,導(dǎo)致電池?zé)o法使用。阿拉貢的研究人員調(diào)查了問題的原因,但卻找不到可靠的答案。此外,阿拉貢的研究人員在不斷解決研發(fā)新材料電極所遇到的問題時(shí),采用不切實(shí)際的制造工藝。換言之,即便這個(gè)電極研發(fā)出來,Envia也無法通過工廠把它生產(chǎn)出來。
直到2012年,Envia公開宣布自己發(fā)明了一種新電池時(shí),該公司依然不知道原因。LeVine稱,公司聯(lián)合創(chuàng)始人蘇杰(SujeetKumar)知道大概原因是出在復(fù)合材料的涂層上,但他沒有資源、能力去把背后的原因找出來。最后,公司稱,無法復(fù)現(xiàn)自己曾經(jīng)開發(fā)出的高能量密度電池,是因?yàn)橛幸慌姵匕宋廴疚铮静恢涝撐廴疚锸鞘裁础⌒〉奈锢?、化學(xué)的變動(dòng),就能夠令電池的性能產(chǎn)生劇烈的變化。
Envia這家公司的網(wǎng)站還在,但最近已經(jīng)少有動(dòng)靜,也許它還在憋大招。它的故事告訴我們,電池技術(shù)難以跨越有幾點(diǎn)原因:
電池的基礎(chǔ)理論研究仍有待提高,否則Envia就不會(huì)無法重現(xiàn)自己曾經(jīng)的研發(fā)成果了;
電池的技術(shù)攻堅(jiān)需要耗費(fèi)大量的資金,非大公司不行。Envia2009年、2011年、2012年、2013年分別獲得770萬、1700萬、400萬、100萬、300萬美元的投資、財(cái)政支持資金,一共3270萬美元——但也研發(fā)不出自己宣稱的電池。