[摘要]手機電池技術將會被迫跟上腳步。雖然需要一定的時間，但這一天總會到來。

騰訊數(shù)碼訊（肖恩）初代iPhone對我們曾經(jīng)所熟悉的個人計算設備帶來了一場革命性，而它發(fā)布距今已有10年時間了。雖然這款手機徹底改變了我們與個人電子設備的交互方式，它也并不完美。實際上，作為手機的關鍵元素之一，初代iPhone的續(xù)航能力可謂十分糟糕。

雖然手機技術依然在高速發(fā)展，處理器速度越來越快，攝像頭像素越來越高，內(nèi)存和存儲空間越來越大。但作為困擾初代iPhone的最大問題之一，糟糕的續(xù)航能力依然延續(xù)至今。對于大多數(shù)智能手機而言，36小時的續(xù)航幾乎已經(jīng)是極限了。

雖然新聞報道會時不時介紹一些所謂的前沿電池技術，號稱能在未來讓智能手機提供長達一周的續(xù)航能力。但我們和這個目標之間的距離并沒有比10年——也就是喬布斯告訴我們每天都得給手機充電那時——更近了一步。

為什么智能手機電池的發(fā)展速度如此緩慢？完美的智能手機電池距離我們還有多遠？本文就會對這些問題進行探尋。

追尋遙不可及的夢想

你或許會說，提升續(xù)航有什么難的？把電池容量擴大，或者從手機廠商賺取的數(shù)十億利潤當中抽一部分用來搞研發(fā)不就好了？

很遺憾，事情并沒有那么簡單。開發(fā)新電池并不只是投入資金、雇傭最優(yōu)秀的科學家和工程師、或者是耗時間而已。和提高處理性能不同的是，制作更高能量密度的電池需要創(chuàng)建一個新的科學領域。

“處理性能都是符合摩爾定律的，因此晶體管每隔幾年都會略微縮小。如此一來，我們就能在芯片當中放進更多的晶體管，并以此獲得更高的處理性能?！眰惗氐蹏鴮W院戴森設計工程學院電化學科學與工程講師Billy Wu博士這樣說道。

“對于微處理器而言，最重要的是縮小一切。而對于鋰離子電池，如果你想提高能量密度，那就需要從根本上改變你放進電池的材料?！?/p>

這可不是簡單地替換某些化學元素那么簡單。你需要小心翼翼地平衡各種元素的混合，因為稍不注意就可能引起嚴重問題。

“目前我們使用的是NMC，也就是鎳鈷錳三元鋰離子氧化物材料，在未來幾年里，我們將能通過調(diào)整三種材料的混合比例來增加電池密度。”他解釋道。

“由于材料沒有發(fā)生改變，我們可以繼續(xù)使用之前的生產(chǎn)線。而這或許可以帶來10-20%的電池性能提升?！?/p>

10-20%的續(xù)航提升并不算高，充其量也只能把智能手機的充電間隔從一天延長到2天。用多年的研發(fā)換來這點程度的提升顯然不是消費者期待中的技術進步。

為什么不能快速解決續(xù)航問題

雖然消費者和整個產(chǎn)業(yè)都在呼吁使用更高能量密度的電池，但這份等待可能會再持續(xù)一段時間。

“電池生產(chǎn)有點像是一種黑魔法，”Wu博士告訴我們，“之所以耗時這么長，是因為人們必須去嘗試每一種組合。我們想要增加增加續(xù)航時間，而為了確保這一點，我們必須進行測試?！?/p>

即便找到適合的替代材料，并不是說簡單地進行一下替換就行了。

“在電池當中，有機硅被看作是石墨的替代。由于它的能量密度是后者的10倍，我們可以想象未來手機的續(xù)航被延長到10天而不是1天，”Wu博士說道，“但問題在于，這種材料會產(chǎn)生體積上的大幅增加?！?/p>

“在對電池進行充放電時，石墨的體積會產(chǎn)生10%的擴張和收縮，這是我們可以承受的。但有機硅在充放電時的體積會擴大300%，試想一下，如果一部電動汽車所使用的是一塊1米寬的電池，那它在充電時會突然變大到3米寬，這顯然是無法被實際應用的?！盬u博士解釋道。

“我們需要去處理當中的一些工程技術難點。”

資金也是電池研發(fā)的一個關鍵點。這里說的并不是用于研發(fā)的資金——那是相當充足的，而是由于相關的技術突破蘊含著高達數(shù)十億英鎊的利潤潛力，數(shù)以百計的廠商、科學家和研究團體都在尋找突破口。

但這些資源并沒有被匯集在一起，研發(fā)當中也并沒有遵循利潤第一的準則，這種缺乏全行業(yè)合作的方式將會影響到技術的進步。

“正在實驗新電池技術的人們都進行著大量的研發(fā)工作，”高通產(chǎn)品管理總監(jiān)George Paparrizos告訴我們，“他們當中有許多人正處于初級階段，而一個研發(fā)項目通常許多數(shù)年時間才能真正投入生產(chǎn)?！?/p>

我們何時才能迎來大幅度的進步？

那相關的技術研發(fā)何時才能讓續(xù)航一周的智能手機變成現(xiàn)實呢？除非你能欣然接受諾基亞3310而不是iPhone 8或者Galaxy S9，否則就還得繼續(xù)等待。

“開發(fā)一種新的化學材料大致需要10年時間和1億英鎊資金，這種規(guī)模的經(jīng)濟和微處理器是沒法比的。”Wu博士說道。

這還只是第一階段而已。在度過了冗長的開發(fā)階段之后，你還需要再花10年讓這些新材料變得足夠安全和穩(wěn)定，以供大規(guī)模的商業(yè)化應用。

“一種新的化學材料通常需要10年時間才能實現(xiàn)商業(yè)化。就拿最初的鋰離子電池專利為例，它是牛津大學在1980年發(fā)布的，索尼則率先在上世紀90年代實現(xiàn)了它的商業(yè)化?！?/p>

“已經(jīng)有一些化學材料被證明可以延長電池續(xù)航了。人們正在討論把硫或硅等材料加入帶電池當中，制作成所謂的鋰空氣電池。但這種電池將需要10-20年的時間才能發(fā)展完善?！?/p>

但是，雖說新的電池化學材料距離真正投入應用還有相當長的時間，這并不意味著該領域內(nèi)就沒有技術進步。

填補空缺

雖然速度很緩慢，但智能手機的續(xù)航能力的確是在不斷提高的。不過由于其他手機元件的耗電量越來越高，比如更大尺寸、更高分辨率的顯示屏，續(xù)航的小幅進步也只是讓手機續(xù)航能保持現(xiàn)狀而已。

想要優(yōu)化現(xiàn)有電池技術表現(xiàn)的不只是技術專家。手機廠商和零部件同樣在竭盡全力去利用每一絲的電池性能。

“電池技術的創(chuàng)新是一個長期目標，而在此期間，我們已經(jīng)在專注于降低產(chǎn)品功耗了?！币晃籋TC的發(fā)言人這樣告訴我們。

“舉個例子，HTC 10的PowerBotics系統(tǒng)就可以提高手機硬件和軟件的能效。通過自動檢測和關閉能耗過高的應用，它能將手機續(xù)航提升最多30%。”

“諸如HTC Sense Companion這樣的軟件可以根據(jù)手機目前的電量消耗情況以及用戶平時的使用習慣來對剩余續(xù)航作出預測，讓用戶了解到自己的手機還有多久會沒電?！?/p>

HTC并非是采取這種續(xù)航優(yōu)化方式的唯一一家廠商，他們的競爭對手也都在想方設法地去延長自家設備的續(xù)航能力。與此同時，高通這樣的零部件供應商也在開發(fā)自己的解決方案。

“高通也進行了一些努力。驍龍835是第一款使用全新10nm工藝制作的處理器。當我們每一次推動處理器技術向前發(fā)展，漏損會變得越來越少，系統(tǒng)內(nèi)部的效率也會大幅提高，”Paparrizos解釋道，“我們每一年都會改善續(xù)航能力，并將其轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)性能。而我們每年的目標是更加效率地實現(xiàn)這個目標?！?/p>

“能效提升的數(shù)字都不會很大，因為你最終也只能達到最多100%的能效提升?！?/p>

電池實驗的危險之處

讓手機電池趨于完美的道路上還有另一個巨大的阻礙，它就是安全性。

去年的三星Galaxy Note 7電池爆炸事件讓公眾認識到了實驗電池技術的困難和危險，同時也讓整個智能手機產(chǎn)業(yè)在壓榨電池性能上面變得更加謹慎。

“電池內(nèi)部被放進去的能量越多，它就會變得更加危險，”Wu博士說道，“在我們這樣做的同時，必須去留意它是否會發(fā)生爆炸?！?/p>

Galaxy Note 7事件不只是一場公關災難，還會讓手機廠商變得更加畏首畏尾，從而延緩電池技術的發(fā)展。

“Note 7事件的確讓電池獲得了更大關注。我們并不總是能看到OEM是如何使用電池的，一些人對它的壓榨可能會更甚于其他人?！盤aparrizos補充道。

“據(jù)我的猜測，他們在推動能量密度的極限上面可能有點過頭了，而沒有考慮到安全因素。這是業(yè)界最主要的擔憂之一，可能也會成為阻礙電池技術發(fā)展的因素?！盬u博士說道。

智能手機研發(fā)的未來

雖然處理器性能和攝像頭分辨率的提升每年還將繼續(xù)，智能手機電池在短時間內(nèi)可能依然無法跟上。但是，廠商們對于電池技術的側(cè)重也在不斷增加。

“電池是整個產(chǎn)業(yè)的關注點之一，”Paparrizos說道，“縱觀所有的智能手機技術，電池是拖后腿的一種。而發(fā)現(xiàn)某種技術在拖后腿之后，人們就會把更多的關注放在它的身上，并最終讓它跟上技術進步?！?/p>

電池技術將會被迫跟上腳步。雖然需要一定的時間，但這一天總會到來。

來源：TechRadar

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