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简析手机锂电池与动力锂电池之间的“隔阂”

2015-06-16 08:54
林契于宸
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  消费级市场(笔记本、手机、MP3等)作为锂离子电池(下称锂电池)最早的“东家”,为锂电池的推广做出了巨大的贡献。今天,智能手机大行其道,电池再一次成为了制约智能手机发展的关键因素之一。这与如今的新能源汽车市场有几分相似。

  对于电池能量密度的描述,一般有质量比能量和体积比能量两种说法。所谓质量比能量,就是每kg电池所携带的能量的多少,比如动力电池市场,多是以质量比能量去描述的。所谓体积比能量,一般指电池单位体积下所承载的能量的数量。目前主流手机电池的容量在2000~3000mAH,这样的容量的电池,其质量往往只有几十克,所以在移动消费级市场中,更关心的是电池的比体积能量。

  日前,金立发布了一款名为M5的新手机,该手机具有超长续航功能。金立认为,手机续航,是国人使用智能手机的第一痛点,也是国民痛点。虽然在这个痛点上存在着一些争议,但是我们还来看看这款手机的电池吧。电池容量高达6020mAH,电池由两块3010mAH的电芯并联组成,能量密度达到650Wh/L左右。

  从1991年,索尼发布了锂离子电池之后,至今的20多年时间里,锂离子的从本质上并没有什么变化。但尽管如此,也并非毫无创新,现在的锂离子电池,无论是效率还是容量,相比之前都有很大的提高,这是如何实现的呢?

  如果我们反观近十年手机电池的发展,我觉得大概可以分为三个阶段。

  第一个阶段,锂离子聚合物电池的兴起。

  传统的锂离子电池使用的是普通液态锂电解质,但是在2005年以后,聚合物电解质的锂离子电池开始崭露头角。相对于之前的液态锂离子电池来说,聚合物锂离子电池除了在电化学特性上更有优势外,更重要的,是塑型更加灵活,能让电池做的更薄,体积利用率更高。

  第二个阶段,手机电池的稳定期。

  2010年以前,尤其是2007年以前,锂离子聚合物电池的兴起让手机电池容量有了长足的提高。但是随着技术的成熟,电池比能量提高的速度开始减缓。更重要的是,随着电池能量的加大,安全问题开始浮现在我们眼前。很多厂家开始着眼于提高电池的安全性指标,在电池的外壳防护上下了一些功夫。虽然不能提升电池的能量密度,但是在长期发展来看,还是必要的。因为能量密度增加,出现问题的损失也会越大。第一电动曾有文章说1kg动力电池等同于103gTNT,在不说TNT的心理暗示作用,我觉得从能量的角度去考虑安全性是不够全面的,要从能量的大小和能量的密度两方面去考量。

  第三个阶段,手机电池的第二次能量密度提升。

  到2013年以后,手机电池开始有一次的提升了能量密度。这里面有材料的原因,电池厂家通过改善工艺,提高了材料的压实密度,或通过其他的手段,让电池的容量有了进步。同时,即iPHONE之后,市场上越来越多的手机电池变得不可拆卸。通过电池和手机的“一体化”,省去了原来电池的硬壳保护,提升了电池的能量密度,或者根据电池结构,开发异型电池等。除此以外,更直接的一种方法,是提高电池的电压。普遍的,通过将电压平台提高0.1V左右,提高电池的能量。这与前一段比亚迪的磷酸铁锰锂电池有异曲同工之妙。目前,主流的手机电池能量密度保持在600Wh/L左右,有些厂家的产品会稍微高一些,比如小米手机,电池能量密度在620Wh/L以上,还是这款金立手机,能量密度达到650Wh/L。使用的哪种手段,还请对号入座。曾有报道说,当能量密度达到700Wh/L的时候,可能使电池的可充分循环寿命小于300次,爆炸的隐患大大增加。

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