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探秘移动设备锂电池的成本(附图)

2015-06-16 00:10
夜隼008
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  锂聚合物电池可说是无所不在,它们出现在手机、平板电脑、笔记型电脑,以及混合动力/电动车辆中;我们很少会想到它们,除非讨论到一些消费性电子装置电池寿命似乎不够长的问题,例如智慧手表。

  现在的智慧手表就像某些笔记型电脑,电池续航力甚至不到一天,这让我想到电池的问题,以及智慧手表、手机与平板电脑之间的电池是否有共通性?这也激发了我们的好奇心:是否能以单一变量来估算电池的制造成本(即物料清单成本BoM)?一个简单的代理变量可能包含电池的质量或是其充电容量,而两者都很容易测量。

  下图一是智慧型手机常见的袋装型(pouch-type)锂离子电池,是从拆开的 iPhone 6 Plus手机所拍摄;与电池连接、内含控制电路的软带已经被移除,不过在图二可以看到。我们注意到,这颗电池使用了两颗Ricoh的电池保护IC,以及TI的锂离子电池电量计。

探秘移动设备锂电池的成本(附图)

图一 iPhone 6 Plus的锂离子电池

 探秘移动设备锂电池的成本(附图)

图二 iPhone 6 Plus的锂离子电池控制电路

  我们的第一个问题是:这款电池特别吗?为了寻找答案,我们检验了过去这一年在实验室拆解过的数款智慧型手机、平板装置电池能量密度(Wh/g);而下图三显示,许多手机/智慧型手机电池的重量不到25公克,而平板装置电池则多于70公克。

探秘移动设备锂电池的成本(附图)

图三 锂电池容量

  图中的斜直线代表220 Wh/kg,与大多数电池的能量密度相符,从那些分散却接近的小点可以看出,那些电池是采用非常类似的电池芯技术。而iPhone 6 Plus的电池重量为43公克,其能量密度表现并没有非常显眼,但既然是Apple的电池就值得观察。

  我们的下一个关注焦点,是电池的物料清单成本;为了这个我们得多知道一些电池的结构。下面的图四就是我们开始拆解iPhone 6 Plus的锂电池,将电池外面的铝箔剥开,露出内部封住电池芯的聚合物薄膜;进一步将该聚合物薄膜剥离之后,就露出了在外面的铝制阴极集电层(aluminum cathode collector),如图五。

探秘移动设备锂电池的成本(附图)

图四 将iPhone 6 Plus电池外壳切开

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