续航无止境电池容量能否突破5%增长魔咒？

刘亚杰

电池

解构手机系列之二

智能手机进入微创新时代后，如何提升产品细节的用户体验成为厂商关注的焦点，优化续航表现正在成为厂商提升产品竞争力的重要途径，电池技术的发展成为全行业的焦点。

众多专家向记者表示，优化手机续航表现，电池厂商做了大量工作。不过只在电池上做文章，已经无法应对日益复杂的用户需求，已经到了改变“一肩挑”式发展思路的时候。“让手机有更好的续航表现，需要来自产业链上下游厂商的共同支持。”TCL金能电池公司研发部副总工程师王理表示。

新诉求时代

功能手机时代，手机续航问题并不突出。

德赛电池有限公司技术中心总监何岸向记者表示，早期功能手机是用户“移动信息交互平台”。用户购买智能终端，主要的诉求在于打电话和发短信。诉求简单，代表人机交互也简单，因此一张2英寸以内的手机屏幕即可呈现所有的交互信息，这并不需要电池具备强悍的功能。“2010年以前，800mAh的手机电池即可支撑手机运行近一周的时间。”何岸表示。

然而在智能手机时代，情况开始变得复杂。除了基础功能，更多用户频繁且长时间上网、听音乐、看视频、打游戏。显示屏也从单色屏升级为TFT或IPS屏幕，显示效果甚至达到FHD甚至2K水平。手机强大的吸引力，让消费者使用手机的时间成几何倍数增长，很快培养出一批批“手机控”与“低头族”，也让他们开始意识到手机电池不够用了。

“最初市场给电池厂商的压力并不算太大。”王理表示，2010年以后大屏智能手机成为行业主流。虽然动辄4英寸甚至5英寸屏幕的手机，放大了机身舱体的空间，电池容量越来越力不从心，但是电池厂商可以生产大体积电池，匹配不断提升的能源需求。这种简单有效的方式，让电池的容量很快提升到了2000mAh。“在电池技术演进的所有方式中，通过加大体积提升电池容量的技术门槛最低。”王理补充说。

只是这种方案演进的方式并没有让电池厂商高枕无忧，因为它有很强的时效性。在大屏手机出现后不久，超薄手机成为市场新宠。功能机时代，用户可以接受的机身厚度甚至超过2cm；智能机时代，厚度为1cm的产品已然无人问津。大屏手机时代，存放电池的空间越来越小。

挑战越大，代表机会越大。随着智能手机市场爆发式增长，市场强大的吸引力推动一次技术革命提早到来。2010年，苹果公司首款平板电脑iPad。与之前的终端平台不同，该产品放弃了铝壳电池方案，配置聚合物与软包装电池——这项被广泛认为可能还需要一段酝酿期的新技术。

依靠承压能力更强、体积更小、重量更轻等先天优势，聚合物与软包装电池扭转了铝壳电池的市场垄断地位，将后者的市场占有率从80%以上，压缩至不到20%；自己的市场占有率也提升至30%左右。“目前，聚合物与软包装电池已经占领高端电池市场。”王理表示。

5%的想象力空间

当所有人都将聚合物与软包装电池视作根治续航顽疾的唯一救世主时，现实最终给出了否定的答案。

某手机厂商工作人员向记者表示，从2014年开始，越来越多的厂商意识到，5至5.5英寸的智能手机被最多的用户采用，因此电池厂商已经在几乎没有改变的物理空间内，连续两年提升电池容量，电量密度已非常之高。考虑到安全性，电池的包装膜、隔离膜以及正负极材料都需要一定物理空间，聚合物与软包装电池的电芯材料已经非常薄，提升的空间已经有限。

德赛电池的工程师表示，提升聚合物与软包装电池工艺水平是存在上限的，无法无限制优化。材料越薄，同等工艺水平下产品的安全性与可靠性越差，强行在电芯能量密度上挖潜并非一劳永逸。

主流正极材料有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三原材料，相应材料基本上已经做到理论的能量密度上限。因此如果没有导入新材料技术，电池的能量密度水平想要继续大幅提升已经比较困难。“目前，主流电池解决方案的密度水平已达到680Wh/L，这个数值已经很高。”该工程师表示。

既然提升能量的总量已经接近上限，一些厂商开始转变思路，开始通过缩短充电周期的方式优化用户体验。何岸表示，包括OPPO的VOOC闪充技术与TI的Maxcharge技术，原理上都是通过增大的方式提升充电效率。与增大电池容量的问题相同，提升安全性同样是必须面对的困难。厂商需要开发并优化手机底层能源管理系统，才能确保产品的安全系数，这都需要较大规模的投入。

至于提升充电限压，还需要解决一系列负载问题。王理表示，目前主流手机的充电限压只能达到4.35V，未来会提升至4.6V到5V，只是这还需要一段准备期。“按照目前的发展趋势，电池厂商只能让电池容量保持每年5%的增量升级。”何岸表示。

统一节能战线

既然“开源”方式暂时行不通，“节流”的可行性就更强了，只是这还需要上下游厂商的帮助。

某个人用户向记者展示了华为Mate8的能耗记录。数据显示，在硬件方面，手机屏幕的耗电量最高，占据整机能耗的27.99%，CPU、GPU、移动数据收发装置也成为能耗大户；软件方面Android系统18.66%的耗电量占比同样不容小觑。另外，一些内存清理软件和省电精灵等应用同样占据不小的比例。由此看来，果真想要达到省电的效果，既需要上游硬件厂商继续优化解决方案，也需要下游手机厂商优化底层操作系统。

某供应链厂商工作人员表示，为达到省电的效果，硬件厂商已经提出相应解决方案。以屏幕厂商为例，AMOLED屏幕技术能够让屏幕在显示黑色的时候不发光，降低了整体功耗；华为Fellow艾伟表示，得益于芯片制程技术从之前的28nm升级至16nm，其解决方案内核性能和能效比提升11%和30%，功耗却降低了20%；何岸表示，众多手机厂商已经意识到底层操作系统在能耗表现上仍然有提升空间，为此已经开始优化能源管理系统，以提升智能手机整体的续航表现。“优化智能手机的续航表现，需要来自产业链上下游企业的共同努力。”王理表示。