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    那麼多年過去,為什麼手機電池續航力還是只有半天?

    發表時間:
    2015-02-12 智慧手機電池

    如果現在推出一款續航時間長達 4 天的智能手機,估計它會賣瘋。

    從 2007 年到 2015 年,8 年時間裡,智能手機的電力始終是用戶的痛點,而且不管手機廠商在產品上採用了多少節電的設計,智能手機依然只能維持至多一天半的使用,而大部分手機電力,也只夠大半天使用而已。

    不過,我們不能過多的苛責手機廠商,我記憶當中,為了解決電力的痛點,手機廠商把可以用的招數都用上了!

    ● 在硬件方面,增加電池的容量這自不必說,動態調整 SoC 的內核運行頻率、PSR 自刷新、Nega 負液晶、協處理器、VOOC 快充、20nm 製程等等。

    ● 在軟件方面,智能手機的節電模式變得越來越激進,進入「超級省電模式」 ,甚至會直接把屏幕變成黑白,將 3G/4G 無線網絡給斷開,除了手機基本的通話短信功能外,其它 App 都不能打開,至於降低 SoC 的工作頻率,這已經是基本常識。

    手機廠商撓破頭皮想了這麼多的辦法節約手機的電量,但仍擋不住越來越耗電的手機元件。屏幕是手機的耗電大戶,它現在變得越來越大;4G 網絡也比 3G 網絡更加耗電;現在的手機還希望所有用戶默認把藍牙打開;而且,性能越來越強大的 SoC 對改善電力的問題上幫助不大。

    更重要的是,手機電池的容量提升到 3000 mAh 之後,就再難進步了。換言之,不管使用多少節電的技術,在手機元件以及由於一直聯網的耗電量越來越大的情況下,手機電池容量若得不到提升,那麼手機的續航時間就很難突破「半天」的限制。

    • 電池技術突破不樂觀,超多新創團隊遭遇滑鐵盧

    現在提升手機電池的技術變得越來越重要,因為特斯拉(Tesla) 之類電動汽車未來會變得越來越流行——更重要的是,特斯拉採用的是和手機電池一樣的鋰離子電池。所以,手機電池技術有任何一點微小的進步,將對手機行業以及電動汽車行業,還有未來更多產品構成深遠的影響。

    那麼,為什麼手機任何一個部分在過去 8 年時間都取得了飛躍式的技術進步,但電池部分卻一直停滯不前?安迪(Andy Chu),曾任 2012 年破產的新能源初創公司 A123 高管,對《MIT 科技評論》說:

    能源儲存是大玩家才進入的遊戲,因為在電池上,太多事情可以發生錯誤。我希望初創團隊們能取得成功。但你看最近幾年,情況並不樂觀。

    獲得通用電氣與美國能源部投資的新能源初創公司 Envia Systems 也遭遇滑鐵盧 —— 2012 年在華盛頓的重大會議上,它宣稱研發出了能量密度更高,但成本更低的電池。當時,公司主席以及 CEO 阿圖爾(Atul Kapadia)在電話會議上稱公司的電池「電池的成本將會是今天的電池成本的一半以下——可能會達到 45%,並且能源密度將會是傳統電池的三倍。」隨後,該公司還與通用達成合作關係,將為通用的新電力車型提供電池。

    然而,2013 年 2 月,通用方面檢驗 Envia 的電池時,卻發現雖然電池達到 400 瓦特時 / 公斤的能量密度,但卻無法支持宣稱的 300 個重放電循環。隨後,通用再經過了廣泛的檢測之後發現,Envia 交付的電池達不到自己所宣稱的標準。——最終通用結束了 Envia 的合同。一顆能源新星最終墮入深淵。

    • Envia 的失敗,也是現階段所有企業在電池研發上的失敗

    史蒂夫(Steve LeVine)是《QZ》駐華盛頓的記者,他最近寫了一本名為《The Power House》的書籍,裡面描繪了 Envia 在電池技術研發方面所遇到的困難。而它一家的困難,也是千千萬萬家的困難。

    Envia 首先面對的困難是,儘管電池工業已經發展多年,但人們對電池的原理依然陌生。換言之,人們可以通過反复實驗,從而得到一個最優結果,但卻無法說出原因。結果,當技術研發人員試圖改變電池的某一部分時,無法準確把握它所帶來的影響,以至於出現問題時,完全找不到原因。此外,由於對電池理論缺乏足夠深入的了解,一些不曾預見的問題,往往潛伏數年後才被發現。

    Envia 在研發上遭遇的困難,部分因為它決定在電池上採用兩種實驗性的電極材料,而非一種。換言之,干擾技術人員的原因又多了一種,以復雜理論的角度來看,不確定因素一多,就會衍生出大量不可預知的問題。

    2006 年,Envia 授權阿拉貢國家實驗中心(Argonne National Laboratory)研發一種有前景的電池材料,然而,出現了一嚴重的問題。這個問題被一名產品經理稱之為「厄運因子」——當隨著時間的推移,電池電壓會發生變化,導致電池無法使用。阿拉貢的研究人員調查了問題的原因,但卻找不到可靠的答案。此外,阿拉貢的研究人員在不斷解決研發新材料電極所遇到的問題時,採用不切實際的製造工藝。換言之,即便這個電極研發出來,Envia 也無法通過工廠把它生產出來。

    直到 2012 年,Envia 公開宣布自己發明了一種新電池時,該公司依然不知道原因。LeVine 稱,公司聯合創始人蘇杰(Sujeet Kumar)知道大概原因是出在復合材料的塗層上,但他沒有資源、能力去把背後的原因找出來。最後,公司稱,無法復現自己曾經開發出的高能量密度電池,是因為有一批電池包含了污染物,但公司不知道該污染物是什麼——小小的物理、化學的變動,就能夠令電池的性能產生劇烈的變化。

    Envia 這家公司的網站還在,但最近已經少有動靜,也許它還在憋大招。它的故事告訴我們,電池技術難以跨越有幾點原因:

    ● 電池的基礎理論研究仍有待提高,否則 Envia 就不會無法重現自己曾經的研發成果了。

    ● 電池的技術攻堅需要耗費大量的資金,非大公司不行。

    Envia 2009 年、2011 年、2012 年、2013 年分別獲得 770 萬、1700 萬、400 萬、100 萬、300 萬美元的投資、財政支持資金,一共 3270 萬美元——但也研發不出自己宣稱的電池。