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電池容量進化論

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2018年09月26日  

在日前的MWC2015上,中國廠商出盡了風頭。先是有傳言說金立要發布S7做到4.6mm,奪回世界最薄手機的王冠,但是金立的S7實際上出于平衡考慮只做到5.5mm,沒有去追不實用的極致超薄。

不過,另外一家同樣來自中國的廠商卻出了風頭。在國內與360合作過的蜻蜓手機,產品主打海外市場的innos推出了innosD6000,卻用6000mah雙電池拿下了世界電池容量最大的手機的王冠。

最近幾年,隨著智能手機的性能提升,手機的續航問題越來越嚴重,人們的習慣從功能機的三天一沖改成智能機一天一沖,并且出門都要帶充電寶。

帶著沉重的充電寶,連接上數據線給手機“打吊瓶”“掛尿袋”的充電體驗實在是不算好。于是,各個廠商就在結構設計,電池技術上努力,希望把電池做大一點,讓續航好一點,也就有了手機電池容量的進化。

一、電池的秘密

手機用的鋰電池其實從專業角度看是電池的一個小類。電池是正極,負極,電解液構成的,電解液種類比較少,一類是傳統的電解液,我們就叫鋰離子電池,不加其他名字,還有一類是有機聚合物當電解液,但是有機聚合物已經不是液體了,我們就叫聚合物電池或者鋰離子聚合物電池。這是兩大類。鋰聚合物電池容量要高一些,而且因為沒有液體,就不會高溫爆炸,安全性也要相對好一些。

兩大類下,根據電池正級材料的不同(負級材料大多是石墨),分為鈷酸鋰鋰離子(聚合物,后面就不加了,下同)電池、錳酸鋰鋰離子電池、三元材料鋰離子電池、磷酸鐵鋰鋰離子電池。

這些電池各有優劣,有的安全性好,有的過載能力強,但是手機要求的是容量和價格,所以目前我們的手機電池基本都是容量大的鈷酸鋰電池,好一點是用聚合物當電解質,便宜一點的用電解液,能量密度差不太多的,沒有突破性的技術優勢。

雖然隨著工藝的進步,每年電池的能量密度都在小幅提升,電壓也稍有升高,但是要做大電量,最直接的辦法還是增加電池體積。

大電量必須要大電池,大電池必須有大體積,技術優勢帶來的提升微乎其微。

二、手機結構的進化

因為人手的大小有限制,手機的長度、寬度、厚度都有極限,要把電池的體積做大,就得壓縮手機其他部件的體積,這就是手機結構設計的進化。

在功能機時代,續航矛盾不突出,一流企業不看重電池容量。中國因為特殊國情,很早就開始設計大容量電池手機。譬如中國的長虹長動力系列。

當年的長動力的做法是單純增加厚度,20mm堪稱板磚,待機是長了,但是便攜性大打折扣。

當手機進化到智能手機時代之后,人們開始從結構上想辦法。蘋果的辦法是做成內置電池,犧牲可更換的功能,去掉電池倉底部的一層塑料,降低手機厚度。這樣在同樣的厚度就能塞進更大一點的電池,或者說同樣的電池容量可以做得更薄。

更好的辦法是把手機本身做薄,譬如摩托羅拉的RAZR,它通過大面積的單層電路板,把手機最薄,然后電池的厚度就可以預留的比較多,厚度稍微增加一點就可以做出當時大電量的RAZRMAXX。小米2其實也借鑒了這種設計,但是這種設計的缺點是主芯片上面覆蓋電池,散熱會有點問題。

隨著智能手機屏幕的加大,電池的面積也越來越大,以前3.5寸手機做到2000mah就算超大容量電池,而現在5.5寸手機、6寸手機做到3000mah已經是家常便飯。7寸的華為x2電池容量達到5000mah,它其實已經可以算一個小平板了。

現代手機的都比較薄,手機的電池容量是通過減少電路板面積得到的。同樣的厚度,電路板面積越小,給電池留出的空間就越大。這方面華為是專家,同樣大小的手機,華為總能塞多一點電池。

三、6000mah的秘密

這次MWC2015上發布的innosD6000屏幕并不大,5寸多的屏幕普通手機也就做個2500mah左右,InnosD6000不但做到了6000mha,而且還可以更換電池,它是怎么做到的呢?

其實,innos在2012年就做過一款D9手機,4160mah在當時也是電池最大的記錄。

當年的秘訣是超薄手機加厚電池,手機結構設計盡量把電路板作到手機上方,給下面留出更大的空間,然后把手機其他結構做薄,留出厚度給電池,不過那款D9厚度超過了14mm,確實是太厚了。

而這次D6000的設計更為高明,雙電池是一個很有意思的設計。

首先,手機做超薄的半電路板設計,然后在下方塞進一塊小容量的電池。變成一款攝像頭凸出的超薄手機。這也是很多主流手機的設計方式,如果到此為止,那么D6000會是一款2000mah的超薄手機。

而innos又加了第二塊電池。因為第一塊電池已經和電路板拉平了,第二塊電池因為沒有電路板牽制,面積可以覆蓋幾乎整個手機(除了頂端的攝像頭部分),厚度不用太大,就可以有驚人的電池容量。這樣兩塊電池組合,用11.9mm的厚度就做出來6000mah電池。

更可怕是它可以更換電池,用戶帶上手機,再帶上一塊體積不大的4000mah內置電池,就等于帶了10000mah的移動電源出來,而且不用外接充電線,還不會斷電,真是不錯的設計。

這種結構附帶的好處是,因為手機厚,攝像頭也可以厚而不凸出,innos就可以用品質更好,CMOS面積更大的高品質攝像頭,提升拍照畫質。

此外,因為兩塊電池獨立,在供電和充電上可以分開設計,這樣充電的時候速度可以更快,每塊電池不用承受太大電流就能完成快速充電。

不過這種結構也有劣勢,因為第二塊電池覆蓋電路板,電路板的熱量散發有障礙(類似RAZRMAXX和小米2),CPU用性能太強的發熱問題會比較嚴重。所以innosD6000用了高通MSN8939,這是八核心低功耗的A53核心。發熱小,耗電少,結合大電池,續航更加出色。

四、還可以更好

innosD6000已經是設計非常出色的手機了,在5.2寸屏幕11.9mm下做到6000mah電量非常不易。

但是距離最佳還是有點距離,因為它的這種設計沒有讓處理器性能達到頂級。

其實,在innosD6000的方案下稍微做個改動就能更好,那就是把電路板的設計更改一下,電路板分成高發熱區和低發熱區。

高發熱區與攝像頭都在最頂部,電池不覆蓋,直接用導熱石墨貼到金屬后蓋上。這樣就可以在大電池的同時,使用高性能處理器,達到高性能CPU、高性能攝像頭,大容量可更換電池的統一。

MTK在下半年要出A72A53的高性能處理器,如果這款處理器能與innosD6000的改進設計結合起來。產品會非常有吸引力。

完美只有一步之遙。

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