越瘦越強悍的手機電池

馬阿里

自第一代iPhone于2007年問世以來，得到了許許多多“潮人”追捧，不少“果粉”都在翹首期盼著新一代手機帶來的使用體驗。在期待新機型的同時，也有不少“果粉”會關心這一代iPhone的短板會不會依然是電池。從目前所知的數據來看，新機型提升了屏幕尺寸，產品的耗電量也隨之增加，但是電池容量卻沒有顯著增加。于是，人們對其電池續航能力的擔憂，也隨著它發售日期的臨近浮上了臺面。

其實，讓“果粉”擔憂的電池問題，正是這款手機在現有技術條件下追求大屏幕和超薄機身所必須付出的代價。如果你見過那些“古老”的手機電池，再看看現在的，你會發現，即使是這種一天一充的不給力電池，仍然體現了手機電池技術在這些年來的巨大進步。

鎳鎘電池

從摩托羅拉公司1983年推出世界第一部商用手機DynaTAC 8000X算起，商用手機和手機電池已經走過了30多年的歷程。以DynaTAC 8000X為代表的這些早期手機，基本上都是重達500克以上的“大塊頭”。它們在20世紀80年代末傳入中國的時候，市場價格高達2萬元，無疑成了身份的象征。

然而，盡管這些磚頭般的“大哥大”看起來威風，卻受制于當年的蓄電池技術而并不算太實用。在當時，手機電池是老式的鎳鎘電池。這種電池的原理，是以氫氧化鎳水溶液和金屬鎘之間的化學反應來產生電能。它可以承受500次以上的充電放電過程，而且放電時電壓變化很小，還可以很容易地用簡單的電路進行充電。在當時的技術條件下，是一種理想的為移動設備供電的電池。

然而，鎳鎘電池也并非完美無缺。除了容量有限之外，它最大的缺點，在于有明顯的“記憶效應”。也就是說，它必須在用盡電能之后才可以充電，否則容量就會遭到削減。除此之外，鎘是一種有毒的重金屬，廢棄的鎳鎘電池如果處置不當，就可能造成環境污染。因此，隨著技術的進步，存在明顯缺陷的鎳鎘電池很快就被取代了。

鎳氫電池

鎳鎘電池的接替者是更為環保的鎳氫電池。這種電池以能吸收氫并形成氫化物的金屬代替了鎘，這就避免了鎘帶來的環境污染問題。不僅如此，相比于同等體積的鎳鎘電池，鎳氫電池有更高的容量，“記憶效應”也不很明顯。

不過，鎳氫電池的一大缺點是它有著比較高的自我放電反應。一塊充滿電的鎳氫電池，如果放置一段時間不用，存儲的電能就會逐漸流失。因此，盡管鎳氫電池取代了鎳鎘電池，讓手機變得更為實用，但當鋰離子電池出現時，鎳氫電池也逐漸退出了手機領域，轉而在新能源汽車領域發揮自己的作用。

鋰離子電池

用金屬鋰制造電池的想法來自發明家愛迪生。但由于鋰的性質極為活潑，在愛迪生生活的時代，加工鋰是一項非常危險的工作，因此鋰電池在當年并未成為主流。愛迪生的鋰電池在今天被稱作鋰原電池，是無法充電的一次性電池。20世紀中后期，這種電池因為相關技術的進步而實用化，憑借能長時間穩定供電的特性，滿足了心臟起搏器和微型計算器等產品的需求。

但手機中使用的第一批鋰電池，實際上是鋰離子電池。商用的鋰離子電池通常以石墨為負極，以鋰鐵磷酸鹽或者鋰鈷氧化物為正極，以溶于乙醚等有機溶劑的鋰鹽組成。由于鋰離子電池具有高能量密度（體積更小）、高電壓、污染低、循環壽命高、幾乎無記憶效應以及能夠快速充電等優點，因此，在索尼公司于20世紀90年代初發布首個商用鋰離子電池之后，這類電池迅速顯現出作為手機電池的潛能，并最終取代鎳氫電池，成為手機電池的主流。

然而，隨著手機的設計風格逐漸向著“輕”和“薄”發展，鋰離子電池的局限性也顯現出來。受制于液態的電解質，鋰離子電池無法被設計得太薄；不僅如此，鋰離子電池可能會因為過度充電導致內部壓力驟增，有爆炸或者起火的風險，故而需要為它設計專門的保護措施。

鋰離子聚合物電池

為了讓手機進一步“瘦身”，鋰離子聚合物電池登場。這種電池以固態的聚合物來攜帶電解質，不僅避免了過度充電帶來的危險，而且擺脫了液態電解質對電池厚度的限制，因此其最小厚度甚至可以只有半毫米，與一張信用卡相當；而且，放棄液態電解質也讓這種電池的形狀和包裝更為自由，這使電池的設計者能夠利用手機上其他部件小型化之后省出來的空間，盡可能提高手機的續航能力。在更新一代的電池技術出現以前，鋰離子聚合物電池基本上已經是最佳的解決方案。