2017年智能手機電池技術四大突破

如今的智能手機可以說是相當高級了，什麼前置兩千萬像素柔光雙攝，拍出最美的你；什麼 128G 內存 6G 運存，還有今年的熱門話題 OLED 屏幕、大屏佔比設計。確實，這些技術的升級給了用戶更好的體驗，所以大家開始調侃，某某手機要開始發售了，你的腎準備好了嗎？

在某些功能瞬息萬變的同時，有些功能的提升始終是難題，比如，續航能力。還記得某某手機那個廣告嗎，充電 5 分鐘，通話兩小時。今天，我們就來聊聊智能手機的命根子——電池。

有人問，為什麼續航能力難提高呢，把電池做大不久行了。嗯，理論上是個好辦法，但是，你難道要每天兜里裝塊磚頭嗎。。。那砸錢唄，請科學家啊，錢和科學家都是萬能的。對，這是前提條件，但問題的關鍵還在於打造一個能量密度更高的電池，涉及到的將是一個全新的科學領域。

拿晶元來說，科學家的目標是把它越做越小，但同時處理能力卻越來越高。電池領域卻不是這樣。如果你想提高能量密度，換句話說就是增加手機的續航時間，那你就必須要從根本上改變電池裡的材料。

但是如果你想說那就換材料唄，那想的就太簡單了，因為內部材料組成的平衡哪怕有一點不對都可能會導致嚴重的問題。三星電池爆炸，蘋果電池爆炸，那麼多血淋林的例子告訴我們，這關乎的是人命啊！

雖然困難重重，也得研究啊。所以去年韓國就推出新型防火防爆全固態鋰電池。韓國蔚山科技大學（UNIST，能源與化學工程學院）Yoon Seok Jun 教授與首爾國立大學的. Seng M. Oh 教授牽頭的研發團隊開發出一種全固態鋰電池。開發該電池採用的方法是先將固體電解質熔化，然後將熔化的電解質塗抹在電極上。

為了解決粉末狀的固體電解質和電極活性材料之間的接觸不活躍，使得鋰離子更難以移動到電極的問題。該團隊還開發出了一種可以增強固體電解質導電性的材料，甲醇液中添加碘化鋰（LiI）。

據該團隊的 Jung 教授介紹，新開發的固體電解質具有較高的離子導電性、無毒性。而且所採用電池原料和溶劑（甲醇）價格都比較便宜。相比於液態鋰離子來講，全固態鋰電池在循環性、安全性、功率衰減、壽命以及能量密度上都有明顯的優勢，而且電壓更高，電池模組和系統設計起來更簡單。

2017 年也快結束了，不能老說過去的成就，下面就來盤點一下今年在電池領域都有哪些突破。

突破一：防爆鹽水電解質和阻燃劑電池——永遠安全第一

目前，鋰電池中都會內置一種晶元，它可以跟蹤電壓、溫度和電量，如果手機過熱，系統便會提醒，iPhone 就有類似的警告系統。但是這個辦法治標不治本，所以科學家們一直在尋找一種辦法，讓手機時刻保持正常溫度。

早在 2015 年，馬里蘭大學和美國陸軍研究實驗室的科學家們就研發了一種鹽水電解質配方，該配方能保證鋰電池不會因過熱而爆炸。但局限在於它的最大電壓是 3 伏。今年 9 月，研究人員將電壓升級到了 4 V，這個電壓足以供應普通設備的使用，比如電腦。

另一種避免爆炸的方法是將阻燃劑集成到電池中，當電池開始發熱時，它會自動釋放。

今年 1 月，斯坦福大學的科學家們想出了一個好辦法，他們把一種常見的阻燃劑——三苯基磷酸鹽（TPP）放置在由聚合物微纖維製成的外殼裡。TPP 會在電池爆炸前釋放阻燃電解液。

突破二 超充鋰離子電池——開啟閃充時代

10 月 24 日，東芝宣布，其下一代「超充鋰離子電池」可以實現科幻小說般的充電速度。該電池採用了鈦鈮氧化物陽極材料，聲稱容量密度可達現代鋰離子電池的兩倍。原型版本的 SCiB 鋰離子電池，其 50Ah 的電芯可在 6 分鐘內充滿。

該電池另一項優勢在於電量衰減非常緩慢，據東芝透露，其電池原型機在充放 5,000 次後，其電池電量衰減不超過 10%，電量保有率高達 90% 。若按每日一充，能夠用上 14 年，這就意味著這種電池有著更高的使用壽命。即便在零下 18 攝氏度的情況下，充滿電量也只是從 6 分鐘延長到了 10 分鐘。

東芝聲稱新型 SCiB 電池也適用於電動車領域，新電池有望在 2019 年投入商用。如果未來的電動車能夠實現超級快充，這對於當下眾多充電難的電動汽車車主來說無疑是一個福音，對於電動汽車的銷售也是一個助推劑。

突破三 石墨烯電池——亮點它很長壽

近年來，「石墨烯電池」這一名詞很火熱。目前，幾乎所有的商品鋰離子電池都採用石墨類負極材料。華為宣布在鋰離子電池領域實現重大研究突破，推出業界首個高溫長壽命石墨烯基鋰離子電池。實驗結果顯示，以石墨烯為基礎的新型耐高溫技術可以將鋰離子電池上限使用溫度提高 10 ，使用壽命是普通鋰離子電池的 2 倍。可以預見，2017 年石墨烯仍將是鋰電產業熱門材料。

突破四 鋅空氣電池——環保界的翹楚

悉尼大學和新加坡南洋理工大學的化學工程研究人員已經開發出一種新電池技術——鋅空氣電池（Zinc-air battery）。研究人員認為它可以運用在電子產品之中，從而來代替鋰離子電池。

據了解，鋅空氣電池之前使用昂貴金屬如鉑和氧化銥作為催化劑，所以其應用範圍被限制在很小一部分的電子設備中，例如助聽器和鐵路信號系統等。現在新的技術開始採用高性能、低成本的催化劑，這些催化劑是用鐵、鈷和鎳等金屬氧化物結晶而成的。

鋅空氣電池屬於金屬空氣電池的一種，它通過鋅在空氣中氧化來產生電能，與傳統的鋰離子電池相比，它具有儲電量大、安全環保、成本更低的特點。

鋰離子電池由於輕便和供電率高，成為了智能手機和電動汽車的默認電池選項，但由於本身性質，一旦發生短路會造成非常嚴重的後果。而鋅空氣電池採用的鋅金屬本身資源儲藏豐富，而且不會像鋰離子電池一樣容易短路，儲電能力是鋰離子電池的五倍。

不得不說，這種電池將來如果能取代鋰離子電池運用在智能手機等電子設備之中，一則讓手機續航能力可增長，二則智能手機有望添加更多的功能。