未來手機(jī)電池技術(shù)將從哪方面突破?
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-27 16:38
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隨著5G的普及，移動(dòng)電話必須適應(yīng)新一代網(wǎng)絡(luò)的電力需求。當(dāng)5G出現(xiàn)時(shí)，手機(jī)很快就會(huì)沒電了。據(jù)外媒報(bào)道，諾基亞研究人員已經(jīng)為一項(xiàng)新的電池技術(shù)申請了專利，這項(xiàng)技術(shù)可以更好地支持5G服務(wù)，或?qū)?G手機(jī)的電池壽命延長一倍。不過，報(bào)告稱，諾基亞的研究可能需要數(shù)年時(shí)間才能實(shí)施。為什么電池技術(shù)這么慢?未來手機(jī)電池技術(shù)將如何突破?
為什么電池技術(shù)停滯不前?
準(zhǔn)確地說，人類電池技術(shù)并沒有停滯不前，只是與其他技術(shù)相比相對較慢。今天的手機(jī)使用鋰離子電池。電池的發(fā)展始于20世紀(jì)80年代早期的鎳鎘電池，這種電池和磚頭一樣大，用于“手機(jī)”。
20世紀(jì)90年代初，隨著2G網(wǎng)絡(luò)的成熟和手機(jī)電池的改進(jìn)，手機(jī)制造商開始從傳統(tǒng)的圓柱形鎳鎘電池儲罐轉(zhuǎn)向定制化的小型鎳鎘電池。之后，鎳氫電池的記憶效果與上一代相比并沒有那么明顯。這也是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橛杏洃浶Ч碾姵孛看涡枰臅r(shí)候就會(huì)充滿。否則，電池將變得不活躍。索尼公司研發(fā)多年的鋰離子電池終于在1992年投入商業(yè)使用，但當(dāng)時(shí)其價(jià)格高、電池容量小并沒有什么優(yōu)勢，只能在自己的產(chǎn)品中使用。1994年，戴爾首次在其筆記本電腦中引入了鋰離子電池。到20世紀(jì)90年代末，隨著鋰離子電池制造技術(shù)的更新和新材料的出現(xiàn)，鋰離子電池的制造成本降低，體積減小，容量增大。這是鋰電池普及的開始。
為什么手機(jī)電池還沒有發(fā)展這么多?鋰電池發(fā)明于20世紀(jì)70年代，90年代開始使用，21世紀(jì)初開始大規(guī)模應(yīng)用于電腦、手機(jī)和其他設(shè)備。到2019年，鋰電池的核心技術(shù)和理論已經(jīng)近30年沒有取得重大突破。這是給俱樂部的嗎?
鋰電池是一種化學(xué)電池，由正負(fù)電極和電解液組成。一般鋰電池，是極鋰鈷氧化物，負(fù)極石墨，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，兩種材料的穩(wěn)定性是最默契的。此外，鋰電池是環(huán)保的，沒有記憶效果。與以前的鎳氫電池相比，它們不需要在任何時(shí)候都充滿電。
鋰電池具有很高的能量密度，每單位體積可以儲存更多的能量。其他材料要么不足以滿足當(dāng)前智能設(shè)備的要求，要么太大，無法滿足當(dāng)前對電子設(shè)備的薄和薄的要求。
與其他材料相比，鋰電池是最便宜的。電池研究中還出現(xiàn)了其他新型正極和負(fù)極材料，但成本相對較高。當(dāng)涉及到商業(yè)推廣和使用時(shí)，最大的問題是降低成本。
所以對于鋰電池技術(shù)的發(fā)展，有必要從正極材料和負(fù)極材料入手，尋找一種比石墨和鈷酸鋰更有效、更便宜的伙伴材料，但這并不容易。從另一個(gè)角度來看，雖然目前的電池技術(shù)還沒有得到改善，但是充電技術(shù)上有很多創(chuàng)新，其中最受歡迎的是快速充電技術(shù)，flash充電技術(shù)和無線充電技術(shù)。
電池技術(shù)的未來?
現(xiàn)在鋰電池技術(shù)處于發(fā)展的瓶頸，但仍有發(fā)展空間。有幾種新型材料被業(yè)內(nèi)人士看好。
硅碳復(fù)合材料，這是未來電池負(fù)極材料的一種，理論容量為4200mAh/g以上，比石墨類材料的372mAh/g高了10倍多。若能批量生產(chǎn)容量將會(huì)大有提升；鈦酸鋰，這種電池的主要優(yōu)勢是壽命長，循環(huán)壽命達(dá)1萬次以上，屬于零應(yīng)變材料，其體積變化小魚1%，不生成傳統(tǒng)的SEI膜，安全性相對較高，在充放電時(shí)熱穩(wěn)定性高，可以實(shí)現(xiàn)快速充電。石墨烯，石墨烯透光性好、導(dǎo)電性強(qiáng)、導(dǎo)熱性高，機(jī)械強(qiáng)度高，但由于目前批量生產(chǎn)工藝不成熟、價(jià)格高，性能不穩(wěn)定，現(xiàn)在一般用戶石墨烯液冷散熱；碳納米管，這是一種石墨化結(jié)構(gòu)的碳材料，具有良好的導(dǎo)電性能，由于它脫嵌鋰的時(shí)候深度小、行程短，作為負(fù)極材料在大倍率充放電時(shí)極化作用小，可以提高電池的大倍率充放電性能。富鋰猛基正極材料，這是一種密度較高的正極材料，相較于正極材料的磷酸鐵鋰580Wh/kg的能力密度，它的密度可以達(dá)到900Wh/kg。雖然它容量優(yōu)勢明顯但研發(fā)成本也比較大，發(fā)展比較緩慢。陶瓷氧化鋁，陶瓷復(fù)合材料一直都是新型材料的研究熱點(diǎn)，用于電池材料也并不稀奇，陶瓷氧化鋁主要用于電池隔膜中，它針對于電池體系涂抹隔層空間更大，但制作工藝要求很高，價(jià)格相對昂貴。
總的來說未來電池的發(fā)展需要新型的替代材料，降低體積，增加單位體積內(nèi)的蓄電能力，增加單位時(shí)間內(nèi)的充電效率。以及降低成本。這樣電池技術(shù)才會(huì)得以發(fā)展。
