越瘦越強悍的手機電池

馬阿里

自第一代iPhone于2007年問世以來，得到了許許多多“潮人”追捧，不少“果粉”都在翹首期盼著新一代手機帶來的使用體驗。在期待新機型的同時，也有不少“果粉”會關(guān)心這一代iPhone的短板會不會依然是電池。從目前所知的數(shù)據(jù)來看，新機型提升了屏幕尺寸，產(chǎn)品的耗電量也隨之增加，但是電池容量卻沒有顯著增加。于是，人們對其電池續(xù)航能力的擔(dān)憂，也隨著它發(fā)售日期的臨近浮上了臺面。

其實，讓“果粉”擔(dān)憂的電池問題，正是這款手機在現(xiàn)有技術(shù)條件下追求大屏幕和超薄機身所必須付出的代價。如果你見過那些“古老”的手機電池，再看看現(xiàn)在的，你會發(fā)現(xiàn)，即使是這種一天一充的不給力電池，仍然體現(xiàn)了手機電池技術(shù)在這些年來的巨大進步。

鎳鎘電池

從摩托羅拉公司1983年推出世界第一部商用手機DynaTAC 8000X算起，商用手機和手機電池已經(jīng)走過了30多年的歷程。以DynaTAC 8000X為代表的這些早期手機，基本上都是重達500克以上的“大塊頭”。它們在20世紀(jì)80年代末傳入中國的時候，市場價格高達2萬元，無疑成了身份的象征。

然而，盡管這些磚頭般的“大哥大”看起來威風(fēng)，卻受制于當(dāng)年的蓄電池技術(shù)而并不算太實用。在當(dāng)時，手機電池是老式的鎳鎘電池。這種電池的原理，是以氫氧化鎳水溶液和金屬鎘之間的化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生電能。它可以承受500次以上的充電放電過程，而且放電時電壓變化很小，還可以很容易地用簡單的電路進行充電。在當(dāng)時的技術(shù)條件下，是一種理想的為移動設(shè)備供電的電池。

然而，鎳鎘電池也并非完美無缺。除了容量有限之外，它最大的缺點，在于有明顯的“記憶效應(yīng)”。也就是說，它必須在用盡電能之后才可以充電，否則容量就會遭到削減。除此之外，鎘是一種有毒的重金屬，廢棄的鎳鎘電池如果處置不當(dāng)，就可能造成環(huán)境污染。因此，隨著技術(shù)的進步，存在明顯缺陷的鎳鎘電池很快就被取代了。

鎳氫電池

鎳鎘電池的接替者是更為環(huán)保的鎳氫電池。這種電池以能吸收氫并形成氫化物的金屬代替了鎘，這就避免了鎘帶來的環(huán)境污染問題。不僅如此，相比于同等體積的鎳鎘電池，鎳氫電池有更高的容量，“記憶效應(yīng)”也不很明顯。

不過，鎳氫電池的一大缺點是它有著比較高的自我放電反應(yīng)。一塊充滿電的鎳氫電池，如果放置一段時間不用，存儲的電能就會逐漸流失。因此，盡管鎳氫電池取代了鎳鎘電池，讓手機變得更為實用，但當(dāng)鋰離子電池出現(xiàn)時，鎳氫電池也逐漸退出了手機領(lǐng)域，轉(zhuǎn)而在新能源汽車領(lǐng)域發(fā)揮自己的作用。

鋰離子電池

用金屬鋰制造電池的想法來自發(fā)明家愛迪生。但由于鋰的性質(zhì)極為活潑，在愛迪生生活的時代，加工鋰是一項非常危險的工作，因此鋰電池在當(dāng)年并未成為主流。愛迪生的鋰電池在今天被稱作鋰原電池，是無法充電的一次性電池。20世紀(jì)中后期，這種電池因為相關(guān)技術(shù)的進步而實用化，憑借能長時間穩(wěn)定供電的特性，滿足了心臟起搏器和微型計算器等產(chǎn)品的需求。

但手機中使用的第一批鋰電池，實際上是鋰離子電池。商用的鋰離子電池通常以石墨為負(fù)極，以鋰鐵磷酸鹽或者鋰鈷氧化物為正極，以溶于乙醚等有機溶劑的鋰鹽組成。由于鋰離子電池具有高能量密度（體積更小）、高電壓、污染低、循環(huán)壽命高、幾乎無記憶效應(yīng)以及能夠快速充電等優(yōu)點，因此，在索尼公司于20世紀(jì)90年代初發(fā)布首個商用鋰離子電池之后，這類電池迅速顯現(xiàn)出作為手機電池的潛能，并最終取代鎳氫電池，成為手機電池的主流。

然而，隨著手機的設(shè)計風(fēng)格逐漸向著“輕”和“薄”發(fā)展，鋰離子電池的局限性也顯現(xiàn)出來。受制于液態(tài)的電解質(zhì)，鋰離子電池?zé)o法被設(shè)計得太?。徊粌H如此，鋰離子電池可能會因為過度充電導(dǎo)致內(nèi)部壓力驟增，有爆炸或者起火的風(fēng)險，故而需要為它設(shè)計專門的保護措施。

鋰離子聚合物電池

為了讓手機進一步“瘦身”，鋰離子聚合物電池登場。這種電池以固態(tài)的聚合物來攜帶電解質(zhì)，不僅避免了過度充電帶來的危險，而且擺脫了液態(tài)電解質(zhì)對電池厚度的限制，因此其最小厚度甚至可以只有半毫米，與一張信用卡相當(dāng)；而且，放棄液態(tài)電解質(zhì)也讓這種電池的形狀和包裝更為自由，這使電池的設(shè)計者能夠利用手機上其他部件小型化之后省出來的空間，盡可能提高手機的續(xù)航能力。在更新一代的電池技術(shù)出現(xiàn)以前，鋰離子聚合物電池基本上已經(jīng)是最佳的解決方案。