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电池专题

圆柱形镍镉电池在记忆效应和寿命循环上有什么优势吗、

来源:宝鄂实业    2019-03-29 12:23    点击量:

在功能机时代,手机的满电续航时间通常都在2-3天甚至更长也不稀奇,但到了大屏智能机时代,手机的续航水平却一下子降到了一天,甚至还不到。为什么电池的发展就不适用摩尔定律?为什么减小体积,增大容量对电池来说就那么难?电池的发展究竟经历了怎样的历程?今天,我们就来聊聊手机电池的,前世今生。

 

80年代的人们使用摩托罗拉DynaTAC8000X手机

 

早期,以技术成熟的圆柱形镍镉电池解决有无问题

 

上世纪80年代,世界上第一款真正意义的手机摩托罗拉DynaTAC8000X上市。这款方方正正看起来像砖头一样的东西,重达2傍(907g),售价达到了3995美元,约合25261人民币。那么它的电池什么样子呢?

 

图片右边贴着红绿标签的就是摩托罗拉DynaTAC8000X的电池(图片来自网络)

 

这是摩托罗拉DynaTAC8000X测试版的电池仓内部构造(图片来自网络)

 

从图中能够看出电池仓内部设计可谓是丑态百出,六枚圆柱电池被胶带捆绑,组成一套输出电压为7.5V的电池组。相比如今普遍3.8V的电池电压来说,功耗要高出不少。而从包装信息上可以看出它所采用的电池,正是在那个时代广泛采用的镍镉电池(Nickel-CadmlumBattery)。

 

一个需要7.5V高电压供电的设备,功耗自然了得,尽管配备了如此巨型的电池组,但摩托罗拉DynaTAC8000X的通话时间却只有区区二十多分钟。然而更要命的是,给它充满电需要长达10小时。

 

历代“大哥大”进化史,左边第一部是摩托罗拉DynaTAC8000X

 

除了续航时间短,充电时间长之外,镍铬电池的记忆效应也十分严重,无法让用户随用随充。但在那个年代,容量更高的锂电池和镍氢电池尚处于实验室阶段,科学家只能继续采用镍铬材料,但极力改进内部空间,以让电池所占用的体积更小,并且通过采用新的技术优化电路,降低功耗,从而在不断革新中降低了手机的体积。

 

90年代初,以定制方式,实现电池的小型化

 

到了90年代初期,随着2G标准的建立,移动通信技术已经越来越成熟,并迎来了爆发性增长,然而传统“大哥大”的外形尺寸已经成为被用户抱怨最多的地方,可以说谁的手机设计的越小,谁就拥有了市场。所以为了小型化,手机厂商开始抛弃传统内含圆柱形镍铬电池的电池仓,转而采用定制小型化的镍铬电池包。

 

1992年,诺基亚发布的1011采用小型化机身,告别“大哥大”时代

 

1992年十月,诺基亚推出的首款GSM网络手机1011便是采用这种设计,它的体重控制在了476g,几乎是早期“大哥大”体重的一半。虽然系统的设计电压依然为7.2V,但得益于改善的功耗控制,该机的待机时间可以达到12个小时,3个小时的通话时间是第一代”大哥大“的6倍。但这样的表现依然需要一天一冲,并且镍铬电池的充电时间都要在10小时左右,想想还是蛮不方便的。

 

本页小Tip:

 

什么是记忆效应?

 

如果您接触过90年代的老式手机,一定记得这些手机在第一次使用的时候一定要进行一次长时间的充电,并在每满一个月左右的时候定期进行一次深度的充放电。不然手机的电池容量便会降低明显。这就是记忆效应。这种现象在早期的镍镉电池最为常见,中期的镍氢电池有些微影响,而到了后期的锂电池时代,便不存在这一问题了。所以在锂电池时代,我们可以对手机随充随用。

 

到了90年代,随着半导体电路技术的进步,手机的体积在工程师的图纸上变得越来越小巧,但唯独电池的体积,却并不能像整机那样成比例的缩小。原因大家都很清楚,镍镉电池所能提供的电量有限,想要让手机拥有不错的续航则仅能维持较大的电池空间占比。

 

1990年,镍氢电池开始商用

 

镍氢电池的问世,让业界看到了手机电池新的希望,因为这种电池技术成本并没有比镍铬电池增加多少,但电池容量却有了显著提升。还有令设计者非常开心的是,相比镍铬电池,镍氢电池不仅更加环保,而且记忆效应也要比之更不明显,可谓是非常理想的替代产品。

 

摩托罗拉StarTAC贝壳式翻盖手机

 

对于90年代初期的手机用户来说,手机的形态就是一块砖。然而有一款手机颠覆了所有人的认知,那就是——摩托罗拉StarTAC,它采用贝壳式翻盖设计,一只手便可轻松握持,而能够达到如此mini的身材,当然与小型化的电池设计是分不开的。

 

摩托罗拉StarTAC所采用的小型镍氢电池模块

 

在摩托罗拉StarTAC身上采用了一块小巧的镍氢电池,电池的电压也从传统的7.5V降到了3.6V。

 

锂电时代,从步履蹒跚到统治全局

 

1992年,索尼研发多年的锂离子电池终于投入商业使用,但由于高昂的售价以及并不突出的电量优势,让其只能在自家的产品上小试拳脚。

 

然而,这一切随着1994年的一句广告语而打破,那年戴尔的笔记本产品首次采用锂离子电池,并且打出了:”戴尔笔记本电脑,让你在飞机上从纽约用到洛杉矶!“这句广告语就好比:”充电五分钟,通话两小时“一样让当时的人们记忆犹新。

 

此后,很多手机厂商便将自家产品用的是锂离子电池作为产品的一大卖点。这也奠定了锂离子电池后来碾压镍氢电池,成为手机标配的基础。

 

摩托罗拉StarTAC的锂电池为选装配件

 

还记得之前,我们聊到的摩托罗拉StarTAC吗?该机当时还推出了锂离子电池作为配件,但只能选装,并且需要支付相比原装镍氢电池更高的费用。由于锂电池能够带来更高的电池容量,所以当时这个配件十分受欢迎。

 

90年代末诺基亚推出的5110手机,锂离子电池容量1250mAh,该机一大卖点就是超长续航

 

到了90年代末期,随着锂电池材料技术的革新,以及制造技术的进步,容量与成本双双降低,再加上锂电池没有记忆效应的优点,所以获得了越来越多手机厂商的青睐。锂电时代到来了!

 

21世纪初,手机形态,焕发新生

 

时间来到二十世纪头十个年头,我相信这是80、90后的手机爱好者最幸福的年代。因为在这十年,有太多外观富于想象力的产品面世,例如下面的机型:

 

21世纪前十年,各式手机形态层出不穷

 

嵌入式可更换电池,是那个年代电池的主流设计

 

手机电池的形态一直在进化,并潜移默化的影响着手机的外观。起初,由于它占用的体积巨大,所以手机的体积也巨大;后来,电池缩小了不少,手机也开始出现翻盖这种颠覆性的设计;而到了再后来,当电池可以轻松埋在手机内部隐藏起来的时候,手机的设计便开始天马行空起来。可以看出,手机电池的大小,对于手机外观的影响是多么巨大!