未来手机电池技术将从哪方面突破?
来源:宝鄂实业
2019-10-27 16:38
点击量:次
随着5G的普及,移动电话必须适应新一代网络的电力需求。当5G出现时,手机很快就会没电了。据外媒报道,诺基亚研究人员已经为一项新的电池技术申请了专利,这项技术可以更好地支持5G服务,或将5G手机的电池寿命延长一倍。不过,报告称,诺基亚的研究可能需要数年时间才能实施。为什么电池技术这么慢?未来手机电池技术将如何突破?
为什么电池技术停滞不前?
准确地说,人类电池技术并没有停滞不前,只是与其他技术相比相对较慢。今天的手机使用锂离子电池。电池的发展始于20世纪80年代早期的镍镉电池,这种电池和砖头一样大,用于“手机”。
20世纪90年代初,随着2G网络的成熟和手机电池的改进,手机制造商开始从传统的圆柱形镍镉电池储罐转向定制化的小型镍镉电池。之后,镍氢电池的记忆效果与上一代相比并没有那么明显。这也是一个优点,因为有记忆效果的电池每次需要的时候就会充满。否则,电池将变得不活跃。索尼公司研发多年的锂离子电池终于在1992年投入商业使用,但当时其价格高、电池容量小并没有什么优势,只能在自己的产品中使用。1994年,戴尔首次在其笔记本电脑中引入了锂离子电池。到20世纪90年代末,随着锂离子电池制造技术的更新和新材料的出现,锂离子电池的制造成本降低,体积减小,容量增大。这是锂电池普及的开始。
为什么手机电池还没有发展这么多?锂电池发明于20世纪70年代,90年代开始使用,21世纪初开始大规模应用于电脑、手机和其他设备。到2019年,锂电池的核心技术和理论已经近30年没有取得重大突破。这是给俱乐部的吗?
锂电池是一种化学电池,由正负电极和电解液组成。一般锂电池,是极锂钴氧化物,负极石墨,经过反复试验,两种材料的稳定性是最默契的。此外,锂电池是环保的,没有记忆效果。与以前的镍氢电池相比,它们不需要在任何时候都充满电。
锂电池具有很高的能量密度,每单位体积可以储存更多的能量。其他材料要么不足以满足当前智能设备的要求,要么太大,无法满足当前对电子设备的薄和薄的要求。
与其他材料相比,锂电池是最便宜的。电池研究中还出现了其他新型正极和负极材料,但成本相对较高。当涉及到商业推广和使用时,最大的问题是降低成本。
所以对于锂电池技术的发展,有必要从正极材料和负极材料入手,寻找一种比石墨和钴酸锂更有效、更便宜的伙伴材料,但这并不容易。从另一个角度来看,虽然目前的电池技术还没有得到改善,但是充电技术上有很多创新,其中最受欢迎的是快速充电技术,flash充电技术和无线充电技术。
电池技术的未来?
现在锂电池技术处于发展的瓶颈,但仍有发展空间。有几种新型材料被业内人士看好。
硅碳复合材料,这是未来电池负极材料的一种,理论容量为4200mAh/g以上,比石墨类材料的372mAh/g高了10倍多。若能批量生产容量将会大有提升;钛酸锂,这种电池的主要优势是寿命长,循环寿命达1万次以上,属于零应变材料,其体积变化小鱼1%,不生成传统的SEI膜,安全性相对较高,在充放电时热稳定性高,可以实现快速充电。石墨烯,石墨烯透光性好、导电性强、导热性高,机械强度高,但由于目前批量生产工艺不成熟、价格高,性能不稳定,现在一般用户石墨烯液冷散热;碳纳米管,这是一种石墨化结构的碳材料,具有良好的导电性能,由于它脱嵌锂的时候深度小、行程短,作为负极材料在大倍率充放电时极化作用小,可以提高电池的大倍率充放电性能。富锂猛基正极材料,这是一种密度较高的正极材料,相较于正极材料的磷酸铁锂580Wh/kg的能力密度,它的密度可以达到900Wh/kg。虽然它容量优势明显但研发成本也比较大,发展比较缓慢。陶瓷氧化铝,陶瓷复合材料一直都是新型材料的研究热点,用于电池材料也并不稀奇,陶瓷氧化铝主要用于电池隔膜中,它针对于电池体系涂抹隔层空间更大,但制作工艺要求很高,价格相对昂贵。
总的来说未来电池的发展需要新型的替代材料,降低体积,增加单位体积内的蓄电能力,增加单位时间内的充电效率。以及降低成本。这样电池技术才会得以发展。