iPhone7電池擴容竟成亮點?鋰電池續(xù)航何時有解?
來源:寶鄂實業(yè)
2019-03-22 14:39
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iPhone7在9月份馬上就要上線,從目前的消息來看,除了增加了新的色系,內(nèi)存從32G起外,iPhone7的電池容量將擴容12.5%也成為一大亮點,續(xù)航能力得到了提升。而這次iPhone7的電池容量的調(diào)整被當做是最大的變化也暴露了智能手機的一個短板——電池技術。
現(xiàn)在的智能移動產(chǎn)品迭代加速,屏幕、主板和計算速度每次迭代都有一定的驚喜,唯獨手機電池技術更新緩慢,遲遲沒有大的突破,導致智能手機不管如何迭代都面臨續(xù)航問題。
iPhone7電池擴容竟成亮點?鋰電池續(xù)航何時有解?
雖然目前消費者愿意一天一充電或者一天多次充電,但是隨著技術更新,智能手機承載的計算需求和其他創(chuàng)新功能需求會越來越快的損耗電量,要是手機電池技術不能突破,很可能成為制約手機和移動產(chǎn)品發(fā)展的主要因素,而這樣的一天相信很快就會來到。
那么,手機電池這個問題究竟能不能在這天來到之前有所突破呢?在回答這個問題之前,我們先來看看手機電池的發(fā)展歷史,以及為什么現(xiàn)在它的發(fā)展會遇到瓶頸。
iPhone7電池擴容竟成亮點?鋰電池續(xù)航何時有解?
鎳鎘電池
上個世紀90年代,手機中應用最普遍的就是鎳鎘電池,它是最早應用到手機的電池種類,使用壽命比較長,而且用的時候限制條件少,長期儲存之后還能正常充電,充電的速度也很快,快速充電滿充時間只需要1個多小時。
但是這種電池有一個大缺點。相信不少朋友還記得當年有一則針對手機電池保養(yǎng)的忠告,說的是新的手機到手之后,需要釋放所有電量之后再充電,前3次充電最好要充12個小時以上。這個電池保養(yǎng)方式就是專門針對鎳鎘電池的。
因為它在在充放電過程中如果處理不當,會出現(xiàn)嚴重的“記憶效應”,如果不放完電再充的話會,充電過程中會在電池極板上產(chǎn)生些許的小氣泡,日積月累時間長了,氣泡會減少電池極板的面積,直接影響電池容量,導致電池壽命快速減少。因此一般需要用到最后一滴電才開始充電。
而且鎘是有毒的,因而鎳鎘電池不利于生態(tài)環(huán)境的保護。因為這些缺點,在更環(huán)保和穩(wěn)定的鋰電池被發(fā)明出來之后,很快它的地位就被取代了。
鋰電池
百度百科里面是這樣定義鋰電池的,這是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。鋰電池能量密度大,工作溫度范圍更寬,可以快速充放電,使用壽命也長,還被稱為綠色電池,并不含有毒有害物質,靠著這些優(yōu)點把前輩鎳鎘電池基本淘汰出了數(shù)碼設備電池的應用范圍。
而且按照麻省理工科技評論上的觀點,時至今日我們還沒有使用上比已有40年歷史的鋰離子電池更優(yōu)秀的能量存儲設備。沒有一種新型的電池能夠取代它。
鉛酸蓄電池是化學電池中市場份額最大、使用范圍最廣的電池,特別是在起動和大型儲能等應用領域,在較長時間尚難以被其他新型電池替代。鉛酸蓄電池價格較低,具有技術成熟、高低溫性能優(yōu)異、穩(wěn)定可靠、安全性高、資源再利用性好等比較優(yōu)勢,市場競爭優(yōu)勢明顯。相對于其他電池金屬材料,鉛資源比較豐富,鉛儲量和再生鉛保證鉛酸蓄電池產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的年限相對較長,鉛酸蓄電池大量應用,較長時間內(nèi)不會造成鉛資源短缺。鉛酸蓄電池不足之處在于:能量密度偏低、循環(huán)壽命偏短,主要原材料鉛是一類有毒物質,電池生產(chǎn)和再生鉛加工過程中存在鉛污染風險,管理不善可能會對環(huán)境和人體健康造成危害。
隨著新技術的突破和新結構的應用,鉛碳電池、雙極性電池、非鉛板柵電池等先進鉛酸蓄電池的不斷問世,改變了質量能量比偏低、循環(huán)壽命較短等不足,并且隨著法規(guī)制度的逐步健全和管理水平的提升,鉛污染的風險也可防可控。為鉛酸蓄電池產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展注入了新的活力。在未來,鉛酸蓄電池仍將在備用電源、儲能、起動、動力等應用領域發(fā)揮重要的作用。
(1)鉛酸蓄電池的比較優(yōu)勢
①性能比較優(yōu)勢
目前,大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的二次電池主要有鉛酸蓄電池、鎘鎳電池、氫鎳電池和鋰離子電池。鎘鎳電池含有劇毒元素鎘,已逐步被其他電池所替代。目前,市場上應用最廣泛的電池為鉛酸蓄電池、鋰離子電池和氫鎳電池。
相較于其他二次電池,鉛酸蓄電池主要有以下性能比較優(yōu)勢:A、實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的時間最長、技術最成熟的電池,性能穩(wěn)定、可靠,適用性好;B、采用稀硫酸作電解液,無可燃性,電池采用常壓或低壓設計,安全性好;C、工作電壓較高、工作溫度范圍較寬,適用于混合電動車(HEV)等高倍率放電應用;D、能浮充電使用,淺充淺放電性能優(yōu)異,適用于不間斷電源(UPS)、新能源儲能、電網(wǎng)削峰填谷等領域;E、大容量電池技術成熟,能制成數(shù)千安時的電池,為大規(guī)模儲能提供了便利。
②成本比較優(yōu)勢
鉛酸蓄電池是最廉價的二次電池, 單位能量的價格是鋰離子電池或氫鎳電池的 1/3 左右。此外,鉛酸蓄電池的主要成分為鉛和鉛的化合物,鉛含量高達電池總質量的 60%以上,廢舊電池的殘值較高,回收價格超過新電池的 30%,因此鉛酸蓄電池的綜合成本更低。
③再生利用比較優(yōu)勢
鉛酸蓄電池組成簡單,再生技術成熟,回收價值高,是最容易實現(xiàn)回收和再生利用的電池。全球再生鉛產(chǎn)量已經(jīng)超過原生鉛產(chǎn)量,美國廢鉛酸蓄電池鉛的再利用率已超過 98.5%,我國廢鉛酸蓄電池的再利用率也達到 90%以上。鎘鎳電池、氫鎳電池、鋰離子電池多為小型電池,且組成復雜,再生成本高,回收難度大,再生產(chǎn)業(yè)難以實現(xiàn)市場化運營。目前,前述電池全球的平均回收比例不足 20%,特別是鋰離子電池,多數(shù)國家尚未實現(xiàn)有效回收和再生。
(2)鉛酸蓄電池的不足
①能量密度偏低
傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池質量和體積能量密度偏低, 能量密度只有為鋰離子電池的1/3 左右,氫鎳電池的 1/2 左右,并且體積較大,不適宜在質量輕、體積小的場合使用。未來,鉛酸蓄電池能量密度仍有較大的提高空間,尤其是泡沫碳等采用新材料、新技術的鉛酸蓄電池。
②循環(huán)壽命偏短
傳統(tǒng)鉛酸蓄電池循環(huán)壽命較短,理論循環(huán)次數(shù)為鋰離子電池 1/3 左右。鉛酸蓄電池的循環(huán)壽命提高的空間仍然比較大,特別是新材料、新結構和新技術的鉛酸蓄電池,如雙極性鉛酸蓄電池、鉛碳電池等。
③產(chǎn)業(yè)鏈存在鉛污染風險
鉛是鉛酸蓄電池的主要原材料,鉛占電池質量的 60%以上,全球鉛酸蓄電池的用鉛量占總用鉛量的 80%以上。鉛為重金屬,鉛酸蓄電池制造產(chǎn)業(yè)鏈(包括原生鉛冶煉、電池制造、電池回收、再生鉛冶煉)存在較高的鉛污染風險,管理不善會對環(huán)境造成污染和對人體健康產(chǎn)生危害。
4、鉛酸蓄電池與環(huán)保
鉛酸蓄電池制造是用鉛的主要行業(yè),其產(chǎn)業(yè)鏈在原生鉛冶煉、蓄電池生產(chǎn)、廢舊蓄電池回收、再生鉛冶煉存在鉛污染風險,但是該產(chǎn)業(yè)鏈全過程的鉛污染可以實現(xiàn)有效控制。鉛污染防治的技術較為成熟, 國外已有成套有關原生鉛和再生鉛冶煉的技術和設備可以提供,國內(nèi)的鉛冶煉技術基本成熟,包括鉛酸蓄電池制造在內(nèi),只要按規(guī)范配置先進的環(huán)保設備,環(huán)保設備正常運行,基本不會造成鉛污染事件的發(fā)生。在鉛酸蓄電池制造領域,先進的清潔化、自動化、機械化生產(chǎn)裝備,以及先進的環(huán)保技術與裝備,得到了廣泛的應用,使得鉛煙鉛塵、水中鉛化合物得到有效處理,鉛污染得到有效控制。先進生產(chǎn)工藝有:一爐多機板柵鑄造工藝、鉛錠冷切技術、自動化包片與刷片、內(nèi)化成工藝等。先進環(huán)保工藝有:高效脈沖式鉛塵處理器、 多級濕式鉛煙處理器、 堿霧噴淋式酸霧處理器、 廢水中水回用系統(tǒng)等。過去我國頻繁發(fā)生的鉛污染事件主要是由于相關法規(guī)、 政策不夠完善和全過程管理不足造成的。主要表現(xiàn)在五個方面:一是冶煉廠之間的無序競爭,特別是小冶煉、非法冶煉廠為了以低價爭奪市場,采用土法冶煉的方法,無環(huán)保設施或設施運行不正常;甚至也有一些大冶煉廠為了降低成本,存在環(huán)保治理不規(guī)范的現(xiàn)象,造成原生鉛企業(yè)污染事件的發(fā)生。二是鉛酸蓄電池制造業(yè)小廠數(shù)量眾多,其生產(chǎn)裝備落后,無法配置齊全和先進的環(huán)保設備和衛(wèi)生防護設施,不利于環(huán)境保護和資源利用。三是鉛酸蓄電池回收完全處于無組織回收狀態(tài),這是造成鉛、酸污染的重要環(huán)節(jié)。四是廢舊蓄電池大量流向小型再生鉛廠,因環(huán)節(jié)管理失控,造成經(jīng)常性環(huán)境污染事件的發(fā)生。五是動力鉛酸蓄電池存在鎘污染風險。
美國也是全球鉛酸蓄電池生產(chǎn)大國之一, 年用鉛 200 多萬噸, 由于法規(guī)健全、控制鉛污染的措施得力,實現(xiàn)了鉛使用的閉路循環(huán),從原生鉛冶煉、電池制造、再生鉛冶煉實施“從生到死”的跟蹤,生產(chǎn)者、運輸者、運營者、產(chǎn)品擁有者以及各級政府“共同各自承擔責任”,使鉛酸蓄電池產(chǎn)業(yè)鏈的鉛污染得到了有效控制。近年來,隨著國內(nèi)相關法規(guī)和行業(yè)政策規(guī)范的逐步頒布和嚴格執(zhí)行,鉛酸蓄電池企業(yè)環(huán)保意識的逐漸增強,污染治理技術的不斷進步,行業(yè)主要企業(yè)的鉛污染也已得到有效防治。特別是經(jīng)過國家工信部、環(huán)保部組織進行的行業(yè)準入核查、行業(yè)規(guī)范條件核查、行業(yè)環(huán)保核查,行業(yè)企業(yè)環(huán)保狀況得到顯著的改善。與其它的有害金屬相比,鉛污染可控可防,鉛中毒也可治,一定程度的鉛中毒或血鉛超標是可以逆轉的,可以通過食療、藥物調(diào)節(jié)等得到恢復。
(二)行業(yè)競爭情況
1、行業(yè)供求狀況及變動原因
(1)全球鉛酸蓄電池市場供求狀況
在全球市場范圍內(nèi),鉛酸蓄電池由于其技術成熟、安全性高、循環(huán)再生利用率高、適用溫帶寬、電壓穩(wěn)定、組合一致性好及價格低廉等優(yōu)勢,在電池市場占據(jù)主導地位。2015 年,全球鉛酸蓄電池市場規(guī)模占全球電池市場規(guī)模的 54.67%。
鉛酸蓄電池作為全球市場份額最大的電池類型, 全球市場規(guī)模預計仍將保持持續(xù)增長。2015 年全球鉛酸蓄電池市場規(guī)模較上年增長 1.57%,達到 432.08 億美元,預計未來 5 年將基本維持 1%-2%增長速度。
















