手机电池进化史--从“充电2小时,通话5分钟”到“充电五分钟,通话两小时”

日期: 2024-06-04 04:05:19|浏览: 68|编号: 71570

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手机电池进化史--从“充电2小时,通话5分钟”到“充电五分钟,通话两小时”

手机的进化史也是一部电池进化史,手机电池的发展主要经历了镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池四个阶段。

1.镍镉电池

1973年4月3日,世界上第一部手机在纽约曼哈顿的摩托罗拉实验室诞生,研究小组的组长是马丁·库珀( )。这部手机的诞生,标志着一个新时代的开始。

马丁·库珀

为了将这块砖头商业化,摩托罗拉又花了十年时间,追加投资一亿美元。1983年,摩托罗拉第一款商用手机上市。这款名为“摩托罗拉”的手机,体型半块砖头,重1.13公斤,售价3995美元,在当时的美国属于高端产品。

六节圆柱形电池用胶带绑在一起,组成一个电池组,输出电压为7.5V

当时它采用的是6节圆柱形镍镉电池,充满电需要10个小时,打电话才10分钟,电量就完全耗尽了。此时此刻,用“充电2小时,通话5分钟”来形容它再合适不过了。

早期有没有这个问题,都是靠成熟的圆柱形镍镉电池来解决的,由于当时市面上流行的圆柱形镍镉电池,不但体积大,占用空间大,而且容量低,充电速度很慢。

因此,为了使手机小型化,手机厂商开始抛弃传统的装有圆柱形镍镉电池的电池仓,转而采用定制的小型化镍镉电池组。诺基亚就定制了自己的小型镍镉电池,让原本通话时间不足一小时的手机体积缩小了一半以上!

1992年10月,诺基亚推出的第一款GSM网络手机1011,就采用了这种设计。它的重量控制在476g,几乎是早期“老大哥”重量的一半。诺基亚1011也是世界上第一款可以发短信的手机。由于它的上市日期是1992年10月11日,所以就被编号为1011。它是世界上第一款商用的便携式手机。它可以存储99个电话号码,通话时间为90分钟。

该机尺寸为195×60×45毫米,待机时间可达12小时,由于采用镍镉充电电池,整机重量为475克。虽然系统设计电压仍为7.2V,但得益于功耗控制的改进,该机待机时间可达12小时,通话时间3小时,是第一代“老大哥”的6倍。

镍镉电池最致命的缺点是,充放电过程中如果处理不当,会产生严重的“记忆效应”,大大缩短使用寿命。另外,镉是有毒的金属元素。近年来,镍镉电池已逐渐被淘汰,不再用于手机电池。

2. 镍氢电池

没有能力,可以拿时间来弥补,经过科学家二十年的积累,手机电池已经更新到镍氢电池。

1983年镍氢电池的出现,让很多人兴奋不已。1988年,美国公司、1989年,日本松下、东芝、三洋等公司相继成功研制出镍氢电池。1989年,第一批消费级镍氢电池开始投放市场。1990年,我国成功研制出AA规格的镍氢电池。

相比较而言,镍氢电池的提升是巨大的,不仅可以做到更薄更轻,能量密度也高,虽然记忆效应还是存在一定的,但影响已经大大降低,而且只需要20次完整的充放电循环就够了。如此理想的替代产品,可以说是给了手机行业希望,一直以来,各种小手机铺天盖地,彻底颠覆了大家对手机还是一块砖头的印象。

对于 90 年代初的手机用户来说,手机就是一块砖头。然而,有一款手机颠覆了所有人的认知,那就是摩托罗拉。它采用贝壳式翻盖设计,单手即可轻松握持。当然,电池设计的小型化离不开电池设计的小型化。摩托罗拉采用的是小型镍氢电池,电池电压也从传统的 7.5V 降低到 3.6V。

它是1996年推出的一款著名手机,其轻薄时尚的设计、实用的功能以及超长的续航时间,成为当时年轻人的流行文化代表,受到消费者的广泛欢迎,开创了手机轻薄时尚的风格,成为当时最受欢迎的手机之一。根据摩托罗拉公开的数据,该系列手机总销量约为6000万台,是摩托罗拉历史上最成功的手机之一,推动了手机在美国的普及。它发布时的零售价为1000美元(约合人民币7000元),但它不同于以往的任何产品——小巧、轻便、便于携带。

重温90年代经典:摩托罗拉的成功之路

它是当时世界上最轻、最小的手机,重量只有87克,在国内被称为“掌上宝”。也是当之无愧的小屏手机,屏幕尺寸只有1.75英寸。支持自动重拨、来电振动提醒、时钟显示,电话簿可存储99个联系人。连续通话时间约120分钟,待机时间约40小时。国行版首发售价1万多元一台。配备这款手机,是身份的象征。不过打电话需要拔出霸气的天线。

镍氢电池用储氢合金代替负极原来使用的镉。镍氢电池是材料创新的典型例子,它比镍镉电池的电量储备高出30%,重量比镍镉电池轻,无记忆效应,使用寿命更长,而且环保。但镍氢电池的巨大进步,还是改变不了电池容易发热、变形的缺点。在小型化镍氢电池的发展上,一方面要与镍镉电池在价格上竞争,另一方面要与锂离子电池在能量上竞争。

3.锂离子电池

1991年,索尼研发多年的锂离子电池终于投入商用,但由于价格昂贵,且电量优势并不明显,只能在自家产品上试用。

然而这一切都被1994年的一句广告词打破了,当时戴尔的笔记本产品首次采用了锂离子电池。“戴尔笔记本,让你在从纽约飞往洛杉矶的飞机上使用!”这句广告词就像“充电五分钟,通话两小时”一样,在当时还让人记忆犹新。

此后,不少手机厂商都将锂离子电池作为了产品的一大卖点。这也奠定了锂离子电池碾压镍氢电池,成为手机标配的基础。还记得之前我们说的摩托罗拉吗?当时该机也推出了锂离子电池作为配件,但只是选配,而且价格要比原装镍氢电池高一些。因为锂电池可以带来更高的电池容量,所以当时这个配件非常受欢迎。

到了90年代末,随着锂电池材料技术的革新和制造工艺的进步,容量和成本均有所降低,因此频频获得手机厂商的青睐,当时更是宣告锂电池时代到来,甚至被誉为“手机电池革命的里程碑”。

4. 锂离子电池在21世纪继续发展

手机电池的造型一直在进化,潜移默化地影响着手机的外观。起初因为占用了巨大的体积,手机体积也庞大。后来电池缩小了很多,手机开始有了翻盖等颠覆性的设计。再后来,当电池可以很方便地埋入手机内部,隐藏起来时,手机的设计就开始不受约束了。

2007年,苹果发布了 5S,正面屏幕很大,还有按键、听筒,这样的设计让很多手机厂商纷纷效仿,大屏手机时代由此开启。随着手机屏幕越来越大,电池也越来越大,比如 5S内部电池就占据了近一半的空间。

为了提升续航能力,苹果的产品都采用了双电池设计,巧妙地利用了手机内部非矩形的空间,但电池还是占据了大部分空间,手机的续航能力也并不是更加出众。在容量没有明显提升的情况下,手机厂商们都将重心放在了快充上。

总体来说,从镍镉电池到镍氢电池再到锂离子电池,其发展都在朝着更环保、更安全、更耐用的方向发展。

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