手机电池几十年却没有较大改进 进步困难背后揭秘
【闽南网】
从几个像素的迷你黑白屏，到令人惊叹的百万像素全面屏，技术的进步是如此令人瞠目结舌。 然而，手机的一个重要部件几十年来一直没有得到显着改进。 人们抱怨最多的，那就是电池。
在功能机时代，手机充满电续航2-3天甚至更长时间的情况并不少见。 然而，到了大屏智能手机时代，手机的续航时间突然下降到一天，甚至更短。
为什么摩尔定律不适用于电池开发？ 为什么电池的小型化、高容量化如此困难？ 电池的发展历程是怎样的？ 今天我们就来说说手机电池的过去和现在。
早期采用技术成熟的圆柱形镍镉电池来解决该问题。
20世纪80年代，世界上第一款真正的手机摩托罗拉8000X问世。 这个方形的东西看起来像一块砖头，重2磅（907克），售价3995美元，约合人民币25261元。 那么它的电池是什么样子的呢？
电池仓的内部设计充满了丑陋。 将六块圆柱形电池用胶带捆扎起来，组成电池组，输出电压为7.5V。 与当今常见的3.8V电池电压相比，功耗要高得多。 它使用的电池是那个时代广泛使用的镍镉电池（-）。
需要7.5V高电压的设备自然会消耗大量的电量。 尽管配备了如此巨大的电池组，摩托罗拉8000X的通话时间却只有区区20分钟。 但更糟糕的是，充满电需要长达10个小时。
除了电池寿命短、充电时间长之外，镍铬电池的记忆效应也非常严重，导致用户无法随时充电。
但当时更高容量的锂电池和镍氢电池还处于实验室阶段。 科学家们只能继续使用镍铬材料，而是想尽办法改善内部空间，使电池占据更小的体积，并通过采用新的技术优化电路并降低功耗，从而通过持续创新。
20世纪90年代初，电池的小型化是通过定制实现的。
到了20世纪90年代初，随着2G标准的建立，移动通信技术日趋成熟，迎来爆发式增长。 然而，传统“老大哥”的外观和尺寸却成为用户吐槽最多的问题。 谁能说手机设计得越小，就越有可能占领市场。
因此，为了实现小型化，手机制造商开始放弃传统的装有圆柱形镍铬电池的电池仓，转而采用定制化、小型化的镍铬电池组。
1992年10月，诺基亚推出第一款GSM网络手机1011，就采用了这种设计。 其重量控制在476g，几乎是早期“老大哥”重量的一半。
虽然系统设计电压仍为7.2V，但得益于改进的功耗控制，手机的待机时间可以达到12小时，3小时的通话时间是第一代“老大哥”的6倍。
但这样的表现仍然需要一天一充，而镍铬电池的充电时间在10小时左右，想想也是相当不方便。
什么是记忆效应？
如果你接触过90年代的老式手机，你一定要记住，这些手机在第一次使用时必须长时间充电，并且每月左右必须定期深度充电和放电。
否则，手机的电池容量将会明显减少。 这就是记忆效应。 这种现象在早期的镍镉电池中最为常见。 对中期镍氢电池影响较小。 不过，到了后来的锂电池时代，这个问题就不再存在了。 所以在锂电池时代，我们可以给手机充电，随时使用。
20世纪90年代，随着半导体电路技术的进步，手机的尺寸在工程师图纸中变得越来越小，但电池的尺寸却无法与整机尺寸成比例地减小。
原因是大家都知道的。 镍镉电池所能提供的电量是有限的。 想要手机有好的续航能力，就只能保持大的电池空间。
1990年，镍氢电池投入商业化
镍氢电池的出现，让业界对手机电池看到了新的希望，因为这种电池技术的成本并不比镍铬电池高出多少，但电池容量却得到了显着提升。
同样让设计师非常高兴的是，与镍铬电池相比，镍氢电池不仅更加环保，而且记忆效应不太明显，成为理想的替代品。
对于20世纪90年代初的手机用户来说，手机的形态只是一块砖头。 然而，有一款手机却颠覆了大家的认知，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。 它能够实现如此迷你的机身，当然得益于其小型化的电池设计。 形影不离。
摩托罗拉采用紧凑型镍氢电池，电池电压从传统的7.5V降至3.6V。
锂电池时代，从步履蹒跚到一统天下
1992年，索尼研发多年的锂离子电池终于投入商业使用。 但由于价格高昂，且缺乏突出的动力优势，只能在自家产品上尽力而为。
然而这一切都被1994年的一句广告语打破了，当时戴尔的笔记本产品首次使用了锂离子电池。
他输入：“戴尔笔记本电脑，你可以在从纽约飞往洛杉矶的飞机上使用它！” 这句口号好比：“充电五分钟，通话两小时”，当时人们还记忆犹新。
此后，不少手机厂商纷纷在产品中采用锂离子电池作为产品的一大卖点。 这也为锂离子电池后来超越镍氢电池，成为手机的标配奠定了基础。
还记得我们之前谈到的摩托罗拉吗？ 该机当时还推出了锂离子电池作为配件，但只是选配，而且需要的成本比原来的镍氢电池更高。 锂离子电池由于电池容量较高，在当时是一种流行的配件。
到了90年代末，随着锂电池材料技术的革新和制造技术的进步，容量和成本均下降。 另外，锂电池具有无记忆效应的优点，因此获得了越来越多手机厂商的青睐。 锂电池时代已经到来！
21世纪初，手机形态焕发新生
时间来到了20世纪的前十年。 相信这是80、90后手机爱好者最幸福的时代。 因为这十年来，推出了太多外观充满想象力的产品，比如以下几款：
手机电池的形态一直在演变，潜移默化地影响着手机的外观。 起初，由于占用的体积巨大，手机的体积也很大； 后来电池大幅缩小，手机开始出现翻盖等颠覆性设计。
后来，当电池可以很容易地埋藏在手机内部时，手机的设计开始变得越来越不受约束。 可见，手机电池的大小对于手机的外观影响是巨大的！
镍铬和镍氢电池为何被淘汰？
镍铬电池含有金属铬，会污染环境。 而且这种电池有明显的记忆效应但在电量上并不具备优势。 它不适合需要随时使用和充电的手机，因此将会被淘汰。
虽然镍氢电池非常环保，但有轻微的记忆效应，但随着技术的成熟，这个问题已经得到缓解。 与锂离子电池相比，它在容量上存在缺陷，而且随着后者成本的降低，镍氢电池的成本优势不再具备，因此锂离子电池最终将取代两者。
为什么市场上都是AA、AA镍氢充电电池而不是锂电池？
因为早期AA电池的电压是1.2V，很多产品都是在这个标准下诞生的，比如钟表、录音机、遥控器等产品，而镍氢电池的平台电压只有1.2V V，而从循环次数和成本上都优于锂电池，因此平台电压为3.7V的锂电池存在的意义不大。
大屏时代——电池再次成为发展瓶颈
2007年，苹果发布了一款手机，正面有一个大屏幕，一个按钮，一个耳机，这就是你所看到的一切。 这样的极简设计在当时引起了不小的轰动，但后来这种大屏设计似乎成为了行业标准，并延续至今。
然而在这样的设计下，电池再次成为制约手机发展的瓶颈，因为手机的续航时间再次回到了一天一充的水平。
今天我们随意拆解一部手机，就会发现电池占据了手机内部的大部分空间。 如今的锂电池比以往具有更高的能量密度。
但这并不能阻止我们越来越依赖手机，导致屏幕、处理器、内存和其他电子元件吞噬电池释放的电子。 手机设计师也在不断寻找解决方案。 例如下面的例子：
在我拆解的中兴天机MAX手机中，设计者利用锂离子聚合物电池可以自由造型的能力，制造出堆叠式电池，以挤出手机内部所剩无几的空间。 但成本高、效果小，因此并未成为主流。
苹果用X告诉我们，如果一块锂离子电池不能解决问题，那么我们就用两块锂离子电池来解决。 但根本问题是电池仍然占据了大部分空间，手机的续航能力并不突出。
另一种救国之道已成为行业主流，那就是引入快充技术。 但充电过快会对电池的安全和寿命产生影响。
为此，一些厂商开始对电池材料本身进行篡改。 在荣耀Magic的电池中，华为引入了全新的锂离子聚合物电池技术，通过引入杂原子改变石墨阳极的分子结构，从而在不影响电池寿命的情况下实现快速充电。
最大充电功率高达40W。 这使得手机可以在不到一个小时的时间内充满电。
然而，无论多么先进的快充技术，都必须有合适的充电环境和设备限制，这决定了它无法从根本上解决当今手机续航不足的问题。
那么问题来了，为什么电池进展如此困难？
近20年来，手机的供电材料几乎以锂离子电池为主。 不过，与屏幕、处理器等原有部件相比，电池的技术进步并不明显。
但当我们为此焦虑的时候，其实电池研发科学家可能比我们更着急，因为他们推导了元素周期表上几乎所有可以组成元素的物质，努力寻找新的正负极电极材料。 。
但如果想要它足够安全，还需要它有足够的能量和非常高的充放电循环次数，而且还需要满足工业化低成本生产的需求。 要实现这些，比简单地改进晶体管工艺和增加屏幕尺寸更困难。 多得多...