2017年智能手機(jī)電池技術(shù)四大突破
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-14 10:45
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如今的智能手機(jī)可以說是相當(dāng)高級了，什么前置兩千萬像素柔光雙攝，拍出最美的你；什么 128G 內(nèi)存 6G 運(yùn)存，還有今年的熱門話題 OLED 屏幕、大屏占比設(shè)計。確實(shí)，這些技術(shù)的升級給了用戶更好的體驗(yàn)，所以大家開始調(diào)侃，某某手機(jī)要開始發(fā)售了，你的腎準(zhǔn)備好了嗎？
在某些功能瞬息萬變的同時，有些功能的提升始終是難題，比如，續(xù)航能力。還記得某某手機(jī)那個廣告嗎，充電 5 分鐘，通話兩小時。今天，我們就來聊聊智能手機(jī)的命根子——電池。
有人問，為什么續(xù)航能力難提高呢，把電池做大不久行了。嗯，理論上是個好辦法，但是，你難道要每天兜里裝塊磚頭嗎。。。那砸錢唄，請科學(xué)家啊，錢和科學(xué)家都是萬能的。對，這是前提條件，但問題的關(guān)鍵還在于打造一個能量密度更高的電池，涉及到的將是一個全新的科學(xué)領(lǐng)域。
拿芯片來說，科學(xué)家的目標(biāo)是把它越做越小，但同時處理能力卻越來越高。電池領(lǐng)域卻不是這樣。如果你想提高能量密度，換句話說就是增加手機(jī)的續(xù)航時間，那你就必須要從根本上改變電池里的材料。
但是如果你想說那就換材料唄，那想的就太簡單了，因?yàn)閮?nèi)部材料組成的平衡哪怕有一點(diǎn)不對都可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的問題。三星電池爆炸，蘋果電池爆炸，那么多血淋林的例子告訴我們，這關(guān)乎的是人命?。?/span>
雖然困難重重，也得研究啊。所以去年韓國就推出新型防火防爆全固態(tài)鋰電池。韓國蔚山科技大學(xué)（UNIST，能源與化學(xué)工程學(xué)院）Yoon Seok Jun 教授與首爾國立大學(xué)的. Seng M. Oh 教授牽頭的研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種全固態(tài)鋰電池。開發(fā)該電池采用的方法是先將固體電解質(zhì)熔化，然后將熔化的電解質(zhì)涂抹在電極上。
為了解決粉末狀的固體電解質(zhì)和電極活性材料之間的接觸不活躍，使得鋰離子更難以移動到電極的問題。該團(tuán)隊(duì)還開發(fā)出了一種可以增強(qiáng)固體電解質(zhì)導(dǎo)電性的材料，甲醇液中添加碘化鋰（LiI）。
據(jù)該團(tuán)隊(duì)的 Jung 教授介紹，新開發(fā)的固體電解質(zhì)具有較高的離子導(dǎo)電性、無毒性。而且所采用電池原料和溶劑（甲醇）價格都比較便宜。相比于液態(tài)鋰離子來講，全固態(tài)鋰電池在循環(huán)性、安全性、功率衰減、壽命以及能量密度上都有明顯的優(yōu)勢，而且電壓更高，電池模組和系統(tǒng)設(shè)計起來更簡單。
2017 年也快結(jié)束了，不能老說過去的成就，下面就來盤點(diǎn)一下今年在電池領(lǐng)域都有哪些突破。
突破一：防爆鹽水電解質(zhì)和阻燃劑電池——永遠(yuǎn)安全第一
目前，鋰電池中都會內(nèi)置一種芯片，它可以跟蹤電壓、溫度和電量，如果手機(jī)過熱，系統(tǒng)便會提醒，iPhone 就有類似的警告系統(tǒng)。但是這個辦法治標(biāo)不治本，所以科學(xué)家們一直在尋找一種辦法，讓手機(jī)時刻保持正常溫度。
早在 2015 年，馬里蘭大學(xué)和美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們就研發(fā)了一種鹽水電解質(zhì)配方，該配方能保證鋰電池不會因過熱而爆炸。但局限在于它的最大電壓是 3 伏。今年 9 月，研究人員將電壓升級到了 4 V，這個電壓足以供應(yīng)普通設(shè)備的使用，比如電腦。
另一種避免爆炸的方法是將阻燃劑集成到電池中，當(dāng)電池開始發(fā)熱時，它會自動釋放。
今年 1 月，斯坦福大學(xué)的科學(xué)家們想出了一個好辦法，他們把一種常見的阻燃劑——三苯基磷酸鹽（TPP）放置在由聚合物微纖維制成的外殼里。TPP 會在電池爆炸前釋放阻燃電解液。
突破二 超充鋰離子電池——開啟閃充時代
10 月 24 日，東芝宣布，其下一代“超充鋰離子電池”可以實(shí)現(xiàn)科幻小說般的充電速度。該電池采用了鈦鈮氧化物陽極材料，聲稱容量密度可達(dá)現(xiàn)代鋰離子電池的兩倍。原型版本的 SCiB 鋰離子電池，其 50Ah 的電芯可在 6 分鐘內(nèi)充滿。
該電池另一項(xiàng)優(yōu)勢在于電量衰減非常緩慢，據(jù)東芝透露，其電池原型機(jī)在充放 5,000 次后，其電池電量衰減不超過 10%，電量保有率高達(dá) 90% 。若按每日一充，能夠用上 14 年，這就意味著這種電池有著更高的使用壽命。即便在零下 18 攝氏度的情況下，充滿電量也只是從 6 分鐘延長到了 10 分鐘。
東芝聲稱新型 SCiB 電池也適用于電動車領(lǐng)域，新電池有望在 2019 年投入商用。如果未來的電動車能夠?qū)崿F(xiàn)超級快充，這對于當(dāng)下眾多充電難的電動汽車車主來說無疑是一個福音，對于電動汽車的銷售也是一個助推劑。
突破三 石墨烯電池——亮點(diǎn)它很長壽
近年來，“石墨烯電池”這一名詞很火熱。目前，幾乎所有的商品鋰離子電池都采用石墨類負(fù)極材料。華為宣布在鋰離子電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大研究突破，推出業(yè)界首個高溫長壽命石墨烯基鋰離子電池。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，以石墨烯為基礎(chǔ)的新型耐高溫技術(shù)可以將鋰離子電池上限使用溫度提高 10 ，使用壽命是普通鋰離子電池的 2 倍?？梢灶A(yù)見，2017 年石墨烯仍將是鋰電產(chǎn)業(yè)熱門材料。
突破四 鋅空氣電池——環(huán)保界的翹楚
悉尼大學(xué)和新加坡南洋理工大學(xué)的化學(xué)工程研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種新電池技術(shù)——鋅空氣電池（Zinc-air battery）。研究人員認(rèn)為它可以運(yùn)用在電子產(chǎn)品之中，從而來代替鋰離子電池。
據(jù)了解，鋅空氣電池之前使用昂貴金屬如鉑和氧化銥作為催化劑，所以其應(yīng)用范圍被限制在很小一部分的電子設(shè)備中，例如助聽器和鐵路信號系統(tǒng)等。現(xiàn)在新的技術(shù)開始采用高性能、低成本的催化劑，這些催化劑是用鐵、鈷和鎳等金屬氧化物結(jié)晶而成的。
鋅空氣電池屬于金屬空氣電池的一種，它通過鋅在空氣中氧化來產(chǎn)生電能，與傳統(tǒng)的鋰離子電池相比，它具有儲電量大、安全環(huán)保、成本更低的特點(diǎn)。
鋰離子電池由于輕便和供電率高，成為了智能手機(jī)和電動汽車的默認(rèn)電池選項(xiàng)，但由于本身性質(zhì)，一旦發(fā)生短路會造成非常嚴(yán)重的后果。而鋅空氣電池采用的鋅金屬本身資源儲藏豐富，而且不會像鋰離子電池一樣容易短路，儲電能力是鋰離子電池的五倍。
不得不說，這種電池將來如果能取代鋰離子電池運(yùn)用在智能手機(jī)等電子設(shè)備之中，一則讓手機(jī)續(xù)航能力可增長，二則智能手機(jī)有望添加更多的功能。
