別讓電池成手機業瓶頸

3G時代通信業AV訴求的大幅提升，讓傳統電池日益成為手機等終端產品的發展瓶頸。

劉楊是北京一家跨國公司業務經理，最近換了一部待機時間可長達100小時的多普達686手機，但是沒過多久他就發現，在通話和使用各種數據業務功能的狀態下，手機電池只能支持14個小時左右，對劉楊這樣時刻不能離開信息交流的商務人士來說，極為不便。

近兩年，像多普達686一樣的智能手機大行其道，但是小小的手機電池卻直接左右著智能手機功能的發揮。據了解，在使用手機電視功能時，現有電池只能持續1小時左右，難以滿足用戶需求。

電池已經成為手機向更高性能躍進的最大阻力。

從鎳氫到鋰離

“目前手機電池市場以鋰電池為主”，水木清華研究中心消費電子事業部經理楊冬巖介紹。

鋰電池(包括液體鋰離子電池和聚合物鋰離子電池)擁有較高的能量密度及較好的電性，其實早在1991年就由日本索尼公司研制出來，在1995年已經實現產業化，只是由于原材料價格等方面的原因一直沒有被手機廠商廣泛采用。

在20世紀90年代時期，市場普遍采用鎳氫和鎳鎘電池。

作為第一代手機電池，鎳鎘電池比較“結實”，是由鎳鎘兩個極板組成，價格也便宜，但是鎘金屬對環境有污染，電池容量小，壽命短，同時有記憶效應，需要每次充電前先放電。

由于鎳鎘電池存在種種缺陷，它逐步被鎳氫電池取代。

鎳氫電池是由氫離子和金屬鎳合成，電量儲備比鎳鎘電池多30％，同時比鎳鎘電池更輕，使用壽命也更長，并且對環境無污染，無記憶效應。

從鎳鎘電池到鎳氫電池這是一次電池技術上的飛躍。直到2002年，鎳氫電池一直是手機電池市場中的主流產品。

對鋰電池的大規模應用始于2003年。

2003年，由于手機彩屏化迅速增長，手機耗電量增加，自然對電池的供電時間提出了更高要求。鋰離子電池開始成為手機電池市場的主角。

與鎳氫電池相比，在重量相同的情況下，鋰離子電池和鎳氫電池的能量要相差3倍，而在體積相同的情況下，鋰離子電池的能量密度要比鎳氫電池大2到3倍。

這種巨大的能量差異使鋰離子電池被普遍采用成為順理成章的事情。資料顯示，當年鋰電池組的使用率就達到了90％，需求量約為6．5億組，2004年更是增長到為94％，需求量約為7．58億組。

目前在中國和東亞、東南亞地區手機采用的幾乎都是鋰離子電池，歐美地區還使用有少量的鎳氫電池。

據了解，目前我國鋰離子電池產業制造規模逐漸增大，廣州比亞迪和天津力神已經進入了國際前十名，能夠為手機原裝廠特別是跨國手機廠商配套的有廣州比亞迪、天津力神、哈爾濱光字等幾個公司。

緩慢的速度

盡管鋰電池日前風頭正盛，但是3G手機對鋰離子電池產業提出了嚴峻的挑戰：一方面電池要越來越輕薄，待機時間更長，容量更高，同時還要保證安全性，價格也要持續走低。

天津力神電池股份有限公司總裁秦興才表示，為應對3G手機的挑戰，力神公司從技術研發方面入手，一方面在現有化學體系下不斷提升工藝技術，比如采用高容量的正負極活性物質，以及更輕薄的隔膜和零部件。另一方面著手采取新型材料體系，比如正極采用多元材料，負極采用錫、硅極等材料。他介紹，企業如今生產的液態鋰離子電池，能量密度就比一年前提升了20％－30％。他認為，就目前使用的鋰電池材料而言，能量密度還有提高10％－20％的空間。

據了解，日前東芝公司開發出的一款鋰電池產品，可以在約1分鐘的時間內完成整個電池容量80％的充電過程，而當前普通鋰電池的充電速度僅為每分鐘約2％至3％的容量。如此快的充電速度，在一定程度上可以彌補鋰電池持續使用時間不長的缺憾。

目前，日本三洋和索尼公司已利用鋰等三組分材料生產出4．4V的高容量電池，這些材料的成本約為原始鋰電池材料的一半左右，它們的應用：降使鋰電池的價格降低一個檔次。

另一方面聚合物鋰離子電池在手機中的應用比例也會逐步上升。楊冬巖介紹，一般而言，液體鋰離子二次電池的最小厚度是6毫米，再減少就比較困難。而聚合物鋰離子電池形狀上可做到最薄0．5毫米、任意面積化和任意形狀化，從而可以配合手機需求，做成任何形狀與容量的電池。同時，聚合物鋰離子電池的單位能量比目前的一般鋰離子電池提高了50％，其容量、充放電特性、安全性、工作溫度范圍、循環壽命與環保性能等方面都較鋰離子電池有大幅度的提高。

據了解，TCL集團的全資子公司TCL金能電池有限公司以生產聚合物鋰離子電池為主，目前年產能已達6000多萬只，成為僅次于索尼、三星SDI的全球第三大聚合物鋰電制造企業。

楊冬巖預測，不斷推出新型電極材料電池將是今后一段時間各鋰離子電池廠商的競爭焦點。

誰的天下

但是目前手機電池的發展速度還是遠遠滯后于電子產品本身的發展速度。資料顯示，電池新材料科學的發展完全跟不上芯片業的摩爾定律。目前，市場主流的鋰電池性能提升速度每年僅約9％。

中國電池工業協會副秘書長曹國慶介紹，目前影響移動通信技術發展的最重要的兩個因素一是頻譜，另一個是電池。現在，前者的研究目前有很大進展，但電池技術發展卻相對落后，手機電池技術與終端通信技術發展的差距正以每年20％到30％的速度進一步拉開。

業內專家表示，一方面由于手機使用的處理器越來越快，存儲器越來越多，加上許多通信終端都是封閉結構，會有更多的一機多模，增加的模卡會增大電池能量消耗，另一方面，隨著無線應用業務日趨增多，手機耗電也正以每年30％的速度在增加，如果電池技術沒有突破，許多3G終端業務都將失去應用基礎。

不可否認，傳統鋰電池性能提升正在接近極限。需要不斷尋找新的原材料和新技術來獲取更高的電池能量密度。所以，一些大公司將目光轉移到了新型電池技術的研發上。

目前最受企業關注的是燃料電池，楊冬巖表示，燃料電池質量能量密度與體積能量密度均為二次鋰電池的10倍以上，是手機電池一個很有潛力的發展方向。不過目前由于小型燃料電池的研發主要集中在筆記本電腦的應用上，而手機用燃料電池只有原型推出，而且面臨制作成本高、體積與重量大的問題。

由于各國對環境保護越來越重視，太陽能電池持續升溫。去年日本電信電話移動通信網絡公司在一款手機樣品的機殼外側內置了太陽能電池，如果有太陽光，電池就可以充電。但是充電1小時，僅僅通話1分鐘，杯水車薪，只能作為補充救急電源使用，不大可能解開電池供電時間不足的死穴。

“燃料電池和太陽能電池我們還沒有做，目前我們重點就是在鋰離子電池上。”廣州比亞迪股份有限公司國內業務總監王杰坦稱，因為燃料、太陽能等新技術電池在近幾年還不會商用化，作為一家產業公司，他們就是要把目前的成熟產品做得更好，在國內外市場上能夠有更強的競爭力。他介紹，企業目前給摩托羅拉，諾基亞，阿爾卡特等手機廠商做配套，畢竟目前鋰離子電池的市場很大，因而企業研發重點主要也是放在提高鋰電池的容量上，包括傳統的液態鋰離子電池與目前的聚合物鋰電池。但同時他也表示，雖然還沒有應用，但是對于電池新材料的研究已經開始。

而占據手機電池售后服務市場很大份額的飛毛腿(福建)電子有限公司策劃部副經理沈正華也表示，在生產液態鋰電池的基礎上公司目前正在研發聚合物鋰電池，“對燃料電池等電池的新材料與新技術也在積極的跟進。”

“歸根結底，電池工業是一門材料科學，誰掌握了新材料技術，誰將引領下一個市場潮流”曹國慶認為。