进入正文之前,我们先提出几个问题:你目前所使用的手机充电功率和电池容量分别是多少?更快的充电速度、更大的电池容量,你觉得哪个更重要?

随着科学技术的不断飞跃,手机早已不再是简单的通讯设备,游戏娱乐、影音视听、办公生活、拍照摄影,这些功能的支持也见证着手机功能的不断进步与完善,手机已经成为了我们日常不可或缺的一部分了。但功能强大的背后有一个不可忽略的点:不断下降的续航能力。

电池篇

电池篇

功能机时代,电池容量虽然小,但续航能力却极为出色,一部手机的满电使用时长高达一周甚至更久,加上电池可拆卸,出门半个月都不用带充电器。随着时间的推移,手机的硬件愈加强悍,功能越来越多,使用也更加流畅了,可续航时间却打了个巨大折扣。而提升续航的最直接办法就是:增加电池容量。

十五年前的功能机电池容量普遍在1000mAh左右,五年前的安卓手机已经来到了3500mAh-4000mAh,来到今天,手机电池容量已经到了5000mAh。电池容量确实是大了,但手机功耗也会随之增加,所以手机的整体续航能力并没有一个明显提升。并且,电池容量的增加势必会导致电池体积的增大,加上目前常规形态下的手机尺寸很难再发生改变,内部留给电池的空间就那么多,在这样的情况下再想要增加电池容量便只能去提升电池能量密度。

电池能量密度是指电池平均单位体积或质量所释放出的电能,简单来说就是相同体积下,电池的能量密度越大,存储的电量越多。电池能量密度与选择的材料息息相关,简单回顾一下,早期的手机用的是镍镉电池,后来被镍氢电池取代,镍镉电池有十分明显的记忆效应,新手机要完全放电后再进行长时间的充电,并且要重复多次,镍氢电池也存在记忆效应,但相对来说并不多。

紧接着锂电池的出现改变了一切,更大的能量密度、更长的使用寿命等优点给用户带来了更好的使用体验。而如今的智能手机使用的多是锂聚合物电池,以求进一步提升电池能量密度,带来更强的续航能力。

结合各家相关的电池材料方案以及相关资料,我们进行了一个简单的汇总,来看看接下来怎样从电池方面提升续航能力。

硅碳/硅氧负极电池

手机常用的方案为石墨负极电池,但随着石墨负极电池能量密度已经接近理论极限,难以继续提升。硅碳/硅氧负极电池应运而生,这两种方案均能够提升电池能量密度,在不增加电池体积的情况下增加电池容量,目前已有多款旗舰手机搭载了此类电池。

硅碳/硅氧负极电池,简单来说就是在石墨负极中添加“纳米硅”或者“氧化亚硅”,硅材料能够带来理论上10倍于传统石墨的锂离子存储能力。但是“硅”的充放电膨胀率能达到300%,如果将负极全部换成“硅”,过高的膨胀率会将电池负极撑爆,所以现有的方案中“硅”的添加比例并不高。

固态电池

顾名思义,固态电池即是使用固态电解质的电池,相较于普通电池,具备更高的机械强度与稳定性。并且,固态电池还可以继续使用普通电池的材料方案。目前小米公布的固态电池实验室数据,采用金属锂作为电池负极,电池能量密度突破了1000Wh/L,可在小米13的机身内部装进6000mAh的大容量电池,但是,现无法量产。

石墨烯电池

石墨烯材料被称为“能改变21世纪”的神奇材料,成本低、能量密度高、充电快、寿命长,相较于锂电池,石墨烯电池的优点更多,理论性能也会更加出色。不过,量产难度也要更大,只能说未来或许可期。

充电篇

充电篇

说完电池,我们再来谈谈充电,有人选择大容量电池,也有人选择更快的充电速度。在无法大幅提升手机电池容量的情况下,减少充电时长成为了又一个解决续航时间下降的方案。更好地利用碎片化时间从而减少续航担忧,不用过于担心手机没电,这就是快充的意义。

但是近两年,手机充电的发展好像有些偏离了轨道,各家厂商纷纷追求更高功率的快充。20分钟→10分钟→5分钟,移动端量产充电功率来到了240W,充电时长被压缩到了个位数。实验室公开的实测数据来到了300W,充电时长不到5分钟。充电功率上去了,电池容量却下来了,前者的电池容量为4600mAh,后者的电池容量更是仅有4100mAh。

在一些技术方向上做出突破,没有问题,但也要结合实际使用场景。更短的充电时长确实是能够降低续航不足的影响,但前提是续航能力本身就不弱,以牺牲电池容量为前提而提高充电功率,炫技过于实用。加之随着快充功率增加,边际效用递减也会越来越明显,一味地提升充电功率并不会给用户带来更好地使用体验。

与其不断提升充电功率,不如想想怎样多方面提升快充体验。

快充协议统一

快充协议目前分为私有快充协议和公有快充协议,之所以说要快充协议统一,是因为各家厂商对公有协议的兼容不太友好,在使用非原装充电器的情况下,大部分手机基本只能达到18W左右的快充速度,仅有个别厂商的机型支持大功率的公有协议快充。

好消息是有关快充协议统一的问题已经在着手解决了,2021年,全新的UFCS融合快充协议公布,就是要解决快充标准复杂,快充技术不能互相兼容,接口、协议、线缆不能互通的问题,坏消息,目前UFCS跨品牌之间互充功率仅能达到30W,相比主流的快充功率还有很长的一段路要走。

亮屏快充

各家厂商对于充电时长的说明以及我们对于充电时长的实测,都是建立在息屏环境下,可如果是边玩边充呢?emmm,算了不提了。当然背后也是有原因的,先不说过高的快充功率会导致机身发热,亮屏使用本身就具有一定功耗,二者相加,这对于机身散热也提出了更高的要求。所以亮屏充电下,充电功率自然会有一定下降。

此外亮屏能否快充也与各家快充协议有关,功率=电压×电流,所以要么是高压小电流,要么是低压大电流。采用高压小电流快充方案的机型,发热程度要更大,所以亮屏时的充电功率相对也更怂一些。

隔空充电

2021年1月份,小米在微博上就发布了自家的隔空充电技术,隔空充电桩数米半径内,支持多设备5瓦远距离充电,并无惧异物遮挡,听起来确实不错,两年过去了,并没有落地。加上无线充电50W的功率上限,在我们看来,相较于为手机充电,隔空充电对于智能手表、智能手环这类产品的体验或许会更加友好。

无论是增加电池容量,还是减少充电时长,提升充电体验,最终都是为了加强手机的续航能力。在电池技术短时间难以有大幅度突破的同时,各家厂商的重点应该在于后者。技术是服务于人的,如何带来更稳定的充电速度,打破各家充电协议的壁垒,或许更为重要