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电池寿命成智能手机短板 新技术商用尚需时日

2020-07-31 21:46:54 字号:

CNET科技资讯网 9月4日 国际报道:智能手机的电池寿命很不尽如人意,本文分析了其原因以及业界的努力。电池寿命成智能手机短板 新技术商用尚需时日图1:摩托罗拉的Droid RAZR MAXX,内置巨大电池,可以连续进行19个小时的视频播放。想像一下,有这样一部智能手机,充电只需5分钟,续航可达10小时。很神奇吧?今年1月,摩托罗拉Droid RAZR MAXX给人们带来长效电池的智能手机希望,这种手机内置3300毫安电池,CNET测试,它能持续工作19小时。和其它智能手机技术相比,电池技术的发展可谓缓慢。尽管目前新型电池技术陆续出现,但它们距离商用还有些时日。目前,所有智能手机都使用了锂离子充电电池。要提高这种电池续航力只有增加电池的体积,象三星Galaxy Note 2这样的大屏设备需要更大的电池支持。另外一种电池类型是内置电池,象HTC One X,摩托罗拉的Droid RAZR以及iPhone。内置电池需要较少的包装材料,可以设计成任何尺寸,这为手机制造商提供了更大的回旋余地,以增加电池体积大小。电池寿命成智能手机短板 新技术商用尚需时日图2:三星的Galaxy Note2有一个硕大的电池,5.5英寸的屏幕是一个耗电部件如果用户只是偶尔打打电话,发发短消息,那么充一次电可以用几天时间。但如果你将智能手机作为你的数据中心,沟通的主要管道,以及娱乐设备,那么你得每天都充电。播放音乐与视频消耗了大部分电力,另外就是下载,上传程序,照片。搜索Wi-Fi和GPS信号也消耗更多电力。科学家使用锂离子作为手机电池的主要化学原料也是有原因的,它需要的量不多,足够稳定,而且是电池损坏是不会泄露出来。锂离子电池适合小型的消费电子产品。电池寿命成智能手机短板 新技术商用尚需时日图3:电池中的化学物质是挥发性的,并可以被刺穿,引起爆炸。美国加利福尼亚州的弗里蒙特,在一个不起眼科技园中, 莱顿能源的研究人员正在努力提高电池寿命。电池的基本结构其实相当简单,这使得重新设计它们成为难题。锂离子滇西具有两个电极,阳极和阴极,电解质材料中的离子完成充电或放电。莱顿的电解质材料使用的是锂酰亚胺,这是一种电解质盐化合物,这种物质的稳定性很好,特别是当电池达到高温状态下。一般来说,温度上升会导致电池内部释放一种氢氟酸,这是一种有毒物质,而莱顿的电池不会产生这种问题。电池寿命成智能手机短板 新技术商用尚需时日图4:莱顿能源手套,用来混合锂酰亚胺盐。莱顿方面表示,和现有的锂离子电池相比,它的新型电池具有更长的寿命,而且具有三倍的电池循环寿命以及三倍的日常使用寿命。6月,芯片制造商Nvidia和莱顿莱登进行了电池方面的合作,莱顿电池成为Tegra 3平板电脑参考设计。许多研究人员都迷上了硅解决方案,和传统的石墨相比,你可以将10倍的离子注入硅材料,不过,这里有个问题,硅阳极会迅速膨胀,破裂,导致电池损坏。斯坦佛大小教授Yi Cui为此设计了双层硅结构。电池寿命成智能手机短板 新技术商用尚需时日图5:莱顿能源研发部副总裁Mark Juzkow正在混合电解质盐。斯坦福大学的研究小组声称,和传统电池相比,它们硅材料锂离子电池达到了6000个充电周期。和很多研究者一样,Yi Cui使用了纳米技术来制造硅阳极。纳米技术可以在相同的材料表面容纳更多物质,并且不会破坏材料本身。Cui认为,这种硅材料高功率纳米结构电池有望在两年后应用到平板电脑,智能手机,笔记本电脑和电动汽车上。他说:“硅材料本身是低成本的,我们现在正在开发这种材料,它将给智能手机行业产生巨大影响。”

电池寿命成智能手机短板 新技术商用尚需时日图6:Yi Cui教授的硅材料表面。华盛顿州立大学则在锡材料上下功夫。首席研究员Grant Norton和他的团队发布报告称,锡阳极的容量为普通石墨锂电池容量的两倍。诺顿称,锡阳极电池不只具有更长的续航时间,而且成本也比石墨阳极电池低。大部分的电池研发只是改进电池的部分材料,而Amy Prieto更为激进,她的公司正在从根本上重造电池。Prieto想以3D形式制造电池,这种电池没有液体电解质。用类似电镀法将锡溶液涂覆在骨干层上,骨干层使用泡沫铜(第一代)或纳米管结构(第二代),泡沫或纳米管结构相当重要,因为它增加了锂离子移动的表面积,结构之间的距离变短,从而可以迅速充电。

电池寿命成智能手机短板 新技术商用尚需时日图7:Prieto的电池技术Prieto电池使使用了铜和锑的化合物,在单位体积上,它能比石墨存储更多的锂。Prieto预计,这种电池的续航时间可以达到10小时,并在5分钟内完成充电。和上面三种方案相比,Prieto电池仍然处于发展初期,但她预计,这种新型电池将在18个月后逐步投入商用。制造长寿命电池并不是让用户减少每日充电次数这么简单,它还关乎让智能手机更智能的问题。更多的电力可以支持更复杂的计算以及游戏任务,更好的接收GPS信号,与更多的外设设备协同工作,比如医疗设备等,支持Sri等人工智能程序。长效电池可以开启一扇门,即真正实现智能手机的个性化,便携性。