要革锂电池的命?华为黑磷电池:颠覆手机与汽车行业的未来能源

麒麟芯片、鸿蒙系统,形成了华为手机独一无二的核心竞争力。现在,遥遥领先的华为,又开始向电池下手,准备在电池领域继续“遥遥领先”

对手机而言,用户最关注的,一是性能二是续航,再好的手机续航不行也没用,所以,电池性能如何,很大程度上影响手机的使用体验。华为自研的麒麟芯片,再加上鸿蒙系统,在手机性能方面早已经站稳第一梯队。最新消息称,华为开始对电池下手了,申请了新的电池专利,极有可能开启手机续航新时代。

性能与续航之争

以前的手机,小巧玲珑可以待机好几天;现在的手机,功能繁杂一天需要充好几次电,用户在追求手机性能的同时,对续航也提出了更高的要求。

性能与续航,就如矛与盾,总是呈现此消彼长的关系,顾得了一头就顾不上另一头,这一直是手机产品备受诟病的地方。

目前,无论是手机还是电动汽车,使用的都是锂离子电池,在电池容量无法大幅提升的情况下,厂商只能另辟蹊径,通过提高充电效率来提升用户的体验

原本需要几个小时才能充好的电,现在压缩到半个多小时甚至不用半个小时,这样就减少用户等待时间,确保手机随时处于可使用的状态。

面对用户吐槽手机续航时间短,这种办法也算是曲线救国了。不过,再快的充电速度,也弥补不了手机电池容量小、使用寿命不够长的缺点。

电池续航问题,对手机而言还不算特别严重,毕竟在室内环境下,随时都可以充电,而对于电动汽车来说,续航就成了严重制约行业发展的瓶颈

无论是开过电车还是没开过电车的,大家都知道电车比油车更省钱,各项配置及操控体验也更好,而且买车还能享受到国家各项优惠政策。

各种各样的优点可以罗列一大堆,但依然有很多人看不上电动车,原因无他,就是因为电动车续航问题。

从油车转向电动车之后,最深刻的体验就是续航焦虑生怕开到半路汽车没电抛锚,那可真是叫天天不应叫地地不灵。

因为续航里程不够,每年长假期间,都会有高速服务站电车排队充电的新闻,排队几小时充电半小时。虽然厂家也提升了电动汽车的充电速度,但车多充电桩少,排队等充电就要浪费好几个小时。

原本三四个小时的里程,结果半路上等充电愣是等了三四个小时,在路上的时间直接翻倍。此时,再快的快充,也弥补不了续航短的缺憾

手机、电动汽车不断提升自身性能,由此导致耗电量大增,小小的电池扛不起大大的功耗,续航焦虑成为现代社会的普遍现象。

手机电池发展史

其实,手机并不是近几十年才有的,早在1902年,就出现了第一个无线电话装置,也可以看作是手机的雏形。

因为需要随身携带,就必须有独立的供电装置,这就导致手机电池一代一代不断更新换代,以实现更持久的续航能力。

20世纪60年代以前,可以算作是铅酸电池时代。这时主要以铅与铅代氧化物电极、硫酸电解液和导电液体组成。

虽然这种电池存在着体积大、重量重和易泄露的缺点,但其能充电具有可重复利用性,成为当时手机电池的首选。

因为铅酸电池缺点太明显,科技人员不断努力之下,研发出全新的镍镉电池,相对于铅酸电池而言,这无疑是颠覆性的进步,不过缺点依然明显。

当时,摩托罗拉公司首先采用了这种电池,为了提升续航能力,直接用了6节圆柱形的镍镉电池。即便如此,那时候的移动电话也只能保证半小时通话

没电之后再充电,那对现代人而言,简直就是漫长的等待,因为想充满电需要至少10个小时。“充电2小时,通话5分钟”,就是这时候镍镉电池的真实写照

镍镉电池还有一个缺点就是记忆效应,也就是每次使用必须完全放电,然后再完全充满电,否则电池容量下降衰减特别快,很快就会变成一块“废砖”。

镍镉电池最终被镍氢电池取代,这一代电池提升特别大,体积变小容量变大,虽然也有一点记忆效应,但完整充放电20多次基本就可以消除。

相对于以前而言,这无疑是一种理想电池,而且超高的容量也让电池体积缩小,手机的个头也随之变小,终于有了我们现代概念中手机雏形。

镍氢电池最终被锂电池所取代,这就是我们现在最常见的电池。自20世纪90年代,锂电池技术突飞猛进。

到21世纪初,成本大幅下降正式取代镍氢电池,成为手机电池领域当之无愧的老大。它更轻更薄容量更高,没有“电池记忆效应”,所有的手机厂商都加入锂电池阵营,开启了手机续航全新时代

近些年来锂电池不断改进,又成为电动汽车行业的首选能源。日常生活中,锂电池几乎渗透到各个方面。

华为申请新电池专利

几十年发展下来,技术人员在锂电池中加入了很多附加材料,希望进一步提升锂电池的性能,包括电池容量、充电速度等。

不过,以锂离子为基础的电池,似乎已经到了发展瓶颈,除了回到增大体积的老路之外,暂时没有更好地提升容量的途径。

手机越做越大,一方面是大屏的要求,另一方面也是为了进一步提升续航能力,毕竟大手机可以放下更大的电池。

而电动汽车使用锂电池,也是尽可能放置更多的电池节点,通过提升数量来增大储能,解决电动汽车的续航问题。

不过,电池体积也不可能无限制地增大,最终依然需要实现新材料突破,进而推动电池进入新阶段。现在,华为正在向着电池下手,以期研发出性能更好的电池。

2021年,华为提交了黑磷电池的专利技术,这是在石墨烯电池之外,另一种更有希望进入量产阶段的新电池。

黑磷是一种全新的材料,很多专家都对它寄予厚望,称其“最有希望取代硅成为新一代的半导体材料”。

作为一种特殊层状结构的物质,黑磷具有很强的离子传导能力和电荷容量,和传统的石墨材料相比,其容量高出7倍左右

华为的目标,就是以黑磷为基础,研发全新类型的电池。一旦成功,就能够实现更大的电池容量,更短的充电时间和更高的能量密度,手机续航和充电体验更佳

当然,黑磷也有自身的弊端,那就是在充放电的过程中稳定性不佳,很容易出现体积膨胀等状况,这就导致黑磷电池存在一定的安全隐患。

不过,华为申请的黑磷电池专利,已经引入效果更好的稳定剂,能克服黑磷在充放电过程中的不稳定性,有效解决黑磷体积膨胀问题。

另外,黑磷还有一大缺点那就是成本高昂。最初在研发过程中,华为从生产厂商购买黑磷时,每克价格高达3000元,比同等重量的黄金还要贵好几倍

值得高兴的是,随着这两年加工技术进步,黑磷的身价也迅速下降,现在最低已经可以做到每克1元,大幅降低了黑磷电池成本,市场应用前景更加明朗。

革锂电池的命?

无论是手机还是电动汽车,电池都是至关重要的影响因素,一旦华为的黑磷电池研发成功,必将对行业带来革命性的颠覆效果。

黑磷电池超高的电池容量,同样的体积下可以存储更多电能。研究显示,黑磷电池不但容量大,而且经过2000次充放电,依然能保持90%以上的电荷容量

如此优良的性能,有效延长了手机和电动汽车的续航时间。尤其是对电动汽车而言,可以轻松行驶1000公里以上,吊打目前几乎所有的新能源汽车产品

另外,虽然黑磷电池容量大,但并不意味着充电时间长,因为其能达到350瓦时的快充。黑磷材料具备更高的传导能力,充电速度更快。同等电池容量下,黑磷电池的充电时间只有锂电池的一半甚至更短。

全新的电池技术,必将带来相关行业的颠覆性发展,就如历史上的发展历程一样。当年锂电池出现后,为功能手机向智能手机方向发展扫清了障碍。

黑磷电池一旦推向市场,为手机提供更持久的电能供应,就可以进一步提升手机的性能,丰富手机的功能,也许到时消费者就有机会用上全新类型的手机

对电动汽车行业而言也同样如此,续航焦虑不再成为消费者购车的障碍,整个电动汽车行业必将迎来又一波爆发式的增长,加快取代燃油车的速度。希望华为研发早日成功,给电池领域带来全新突破,进一步提升用户的使用体验。

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页面更新:2024-02-15

标签:黑磷   华为   锂电池   电池   手机   汽车行业   体积   电动汽车   电池容量   容量   性能   能源   未来

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