續航無止境電池容量能否突破5%增長魔咒？

劉亞杰

電池

解構手機系列之二

智能手機進入微創新時代后，如何提升產品細節的用戶體驗成為廠商關注的焦點，優化續航表現正在成為廠商提升產品競爭力的重要途徑，電池技術的發展成為全行業的焦點。

眾多專家向記者表示，優化手機續航表現，電池廠商做了大量工作。不過只在電池上做文章，已經無法應對日益復雜的用戶需求，已經到了改變“一肩挑”式發展思路的時候。“讓手機有更好的續航表現，需要來自產業鏈上下游廠商的共同支持。”TCL金能電池公司研發部副總工程師王理表示。

新訴求時代

功能手機時代，手機續航問題并不突出。

德賽電池有限公司技術中心總監何岸向記者表示，早期功能手機是用戶“移動信息交互平臺”。用戶購買智能終端，主要的訴求在于打電話和發短信。訴求簡單，代表人機交互也簡單，因此一張2英寸以內的手機屏幕即可呈現所有的交互信息，這并不需要電池具備強悍的功能?！?010年以前，800mAh的手機電池即可支撐手機運行近一周的時間。”何岸表示。

然而在智能手機時代，情況開始變得復雜。除了基礎功能，更多用戶頻繁且長時間上網、聽音樂、看視頻、打游戲。顯示屏也從單色屏升級為TFT或IPS屏幕，顯示效果甚至達到FHD甚至2K水平。手機強大的吸引力，讓消費者使用手機的時間成幾何倍數增長，很快培養出一批批“手機控”與“低頭族”，也讓他們開始意識到手機電池不夠用了。

“最初市場給電池廠商的壓力并不算太大。”王理表示，2010年以后大屏智能手機成為行業主流。雖然動輒4英寸甚至5英寸屏幕的手機，放大了機身艙體的空間，電池容量越來越力不從心，但是電池廠商可以生產大體積電池，匹配不斷提升的能源需求。這種簡單有效的方式，讓電池的容量很快提升到了2000mAh?！霸陔姵丶夹g演進的所有方式中，通過加大體積提升電池容量的技術門檻最低?！蓖趵硌a充說。

只是這種方案演進的方式并沒有讓電池廠商高枕無憂，因為它有很強的時效性。在大屏手機出現后不久，超薄手機成為市場新寵。功能機時代，用戶可以接受的機身厚度甚至超過2cm；智能機時代，厚度為1cm的產品已然無人問津。大屏手機時代，存放電池的空間越來越小。

挑戰越大，代表機會越大。隨著智能手機市場爆發式增長，市場強大的吸引力推動一次技術革命提早到來。2010年，蘋果公司首款平板電腦iPad。與之前的終端平臺不同，該產品放棄了鋁殼電池方案，配置聚合物與軟包裝電池——這項被廣泛認為可能還需要一段醞釀期的新技術。

依靠承壓能力更強、體積更小、重量更輕等先天優勢，聚合物與軟包裝電池扭轉了鋁殼電池的市場壟斷地位，將后者的市場占有率從80%以上，壓縮至不到20%；自己的市場占有率也提升至30%左右。“目前，聚合物與軟包裝電池已經占領高端電池市場?！蓖趵肀硎?。

5%的想象力空間

當所有人都將聚合物與軟包裝電池視作根治續航頑疾的唯一救世主時，現實最終給出了否定的答案。

某手機廠商工作人員向記者表示，從2014年開始，越來越多的廠商意識到，5至5.5英寸的智能手機被最多的用戶采用，因此電池廠商已經在幾乎沒有改變的物理空間內，連續兩年提升電池容量，電量密度已非常之高?？紤]到安全性，電池的包裝膜、隔離膜以及正負極材料都需要一定物理空間，聚合物與軟包裝電池的電芯材料已經非常薄，提升的空間已經有限。

德賽電池的工程師表示，提升聚合物與軟包裝電池工藝水平是存在上限的，無法無限制優化。材料越薄，同等工藝水平下產品的安全性與可靠性越差，強行在電芯能量密度上挖潛并非一勞永逸。

主流正極材料有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三原材料，相應材料基本上已經做到理論的能量密度上限。因此如果沒有導入新材料技術，電池的能量密度水平想要繼續大幅提升已經比較困難。“目前，主流電池解決方案的密度水平已達到680Wh/L，這個數值已經很高。”該工程師表示。

既然提升能量的總量已經接近上限，一些廠商開始轉變思路，開始通過縮短充電周期的方式優化用戶體驗。何岸表示，包括OPPO的VOOC閃充技術與TI的Maxcharge技術，原理上都是通過增大的方式提升充電效率。與增大電池容量的問題相同，提升安全性同樣是必須面對的困難。廠商需要開發并優化手機底層能源管理系統，才能確保產品的安全系數，這都需要較大規模的投入。

至于提升充電限壓，還需要解決一系列負載問題。王理表示，目前主流手機的充電限壓只能達到4.35V，未來會提升至4.6V到5V，只是這還需要一段準備期?！鞍凑漳壳暗陌l展趨勢，電池廠商只能讓電池容量保持每年5%的增量升級。”何岸表示。

統一節能戰線

既然“開源”方式暫時行不通，“節流”的可行性就更強了，只是這還需要上下游廠商的幫助。

某個人用戶向記者展示了華為Mate8的能耗記錄。數據顯示，在硬件方面，手機屏幕的耗電量最高，占據整機能耗的27.99%，CPU、GPU、移動數據收發裝置也成為能耗大戶；軟件方面Android系統18.66%的耗電量占比同樣不容小覷。另外，一些內存清理軟件和省電精靈等應用同樣占據不小的比例。由此看來，果真想要達到省電的效果，既需要上游硬件廠商繼續優化解決方案，也需要下游手機廠商優化底層操作系統。

某供應鏈廠商工作人員表示，為達到省電的效果，硬件廠商已經提出相應解決方案。以屏幕廠商為例，AMOLED屏幕技術能夠讓屏幕在顯示黑色的時候不發光，降低了整體功耗；華為Fellow艾偉表示，得益于芯片制程技術從之前的28nm升級至16nm，其解決方案內核性能和能效比提升11%和30%，功耗卻降低了20%；何岸表示，眾多手機廠商已經意識到底層操作系統在能耗表現上仍然有提升空間，為此已經開始優化能源管理系統，以提升智能手機整體的續航表現?！皟灮悄苁謾C的續航表現，需要來自產業鏈上下游企業的共同努力。”王理表示。