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6000毫安时电量?来看手机电池的进化论

2015-03-06 10:24:34      来源:创事记       作者:maomaobear

手机电池电池电池技术

【摘要】最近几年,随着智能手机的性能提升,手机的续航问题越来越严重,人们的习惯从功能机的三天一冲改成智能机一天一冲,并且出门都要带充电宝。

  在日前的MWC2015上,中国厂商出尽了风头。先是有传言说金立要发布S7做到4.6mm,夺回世界最薄手机的王冠,但是金立的S7实际上出于平衡考虑只做到5.5mm,没有去追不实用的极致超薄。

  不过,另外一家同样来自中国的厂商却出了风头。在国内与360合作过的蜻蜓手机,产品主打海外市场的innos推出了innos D6000,却用6000mah双电池拿下了世界电池容量最大的手机的王冠。

  最近几年,随着智能手机的性能提升,手机的续航问题越来越严重,人们的习惯从功能机的三天一冲改成智能机一天一冲,并且出门都要带充电宝。

  带着沉重的充电宝,连接上数据线给手机“打吊瓶”“挂尿袋”的充电体验实在是不算好。于是,各个厂商就在结构设计,电池技术上努力,希望把电池做大一点,让续航好一点,也就有了手机电池容量的进化。

  一、电池的秘密

  手机用的锂电池其实从专业角度看是电池的一个小类。电池是正级,负级,电解液构成的,电解液种类比较少,一类是传统的电解液,我们就叫锂离子电池,不加其他名字,还有一类是有机聚合物当电解液,但是有机聚合物已经不是液体了,我们就叫锂聚合物电池或者锂离子聚合物电池。这是两大类。锂聚合物电池容量要高一些,而且因为没有液体,就不会高温爆炸,安全性也要相对好一些。


  两大类下,根据电池正级材料的不同(负级材料大多是石墨),分为钴酸锂锂离子(聚合物,后面就不加了,下同)电池、锰酸锂锂离子电池、三元材料锂离子电池、磷酸铁锂锂离子电池。

  这些电池各有优劣,有的安全性好,有的过载能力强,但是手机要求的是容量和价格,所以目前我们的手机电池基本都是容量大的钴酸锂电池,好一点是用聚合物当电解质,便宜一点的用电解液,能量密度差不太多的,没有突破性的技术优势。

  虽然随着工艺的进步,每年电池的能量密度都在小幅提升,电压也稍有升高,但是要做大电量,最直接的办法还是增加电池体积。

  大电量必须要大电池,大电池必须有大体积,技术优势带来的提升微乎其微。

  二、手机结构的进化

  因为人手的大小有限制,手机的长度、宽度、厚度都有极限,要把电池的体积做大,就得压缩手机其他部件的体积,这就是手机结构设计的进化。

  在功能机时代,续航矛盾不突出,一流企业不看重电池容量。中国因为特殊国情,很早就开始设计大容量电池手机。譬如中国的长虹长动力系列。

  当年的长动力的做法是单纯增加厚度,20mm堪称板砖,待机是长了,但是便携性大打折扣。

  当手机进化到智能手机时代之后,人们开始从结构上想办法。苹果的办法是做成内置电池,牺牲可更换的功能,去掉电池仓底部的一层塑料,降低手机厚度。这样在同样的厚度就能塞进更大一点的电池,或者说同样的电池容量可以做得更薄。

  更好的办法是把手机本身做薄,譬如摩托罗拉的RAZR,它通过大面积的单层电路板,把手机最薄,然后电池的厚度就可以预留的比较多,厚度稍微增加一点就可以做出当时大电量的 RAZR MAXX。小米2其实也借鉴了这种设计,但是这种设计的缺点是主芯片上面覆盖电池,散热会有点问题。

  随着智能手机屏幕的加大,电池的面积也越来越大,以前3.5寸手机做到2000mah就算超大容量电池,而现在5.5寸手机、6寸手机做到3000mah已经是家常便饭。7寸的华为x2电池容量达到5000mah,它其实已经可以算一个小平板了。

  现代手机的都比较薄,手机的电池容量是通过减少电路板面积得到的。同样的厚度,电路板面积越小,给电池留出的空间就越大。这方面华为是专家,同样大小的手机,华为总能塞多一点电池。

  三、6000mah的秘密

  这次MWC2015上发布的innos D6000屏幕并不大,5寸多的屏幕普通手机也就做个2500mah左右,Innos D6000不但做到了6000mha,而且还可以更换电池,它是怎么做到的呢?

  其实,innos在2012年就做过一款D9手机,4160mah在当时也是电池最大的记录。

  当年的秘诀是超薄手机加厚电池,手机结构设计尽量把电路板作到手机上方,给下面留出更大的空间,然后把手机其他结构做薄,留出厚度给电池,不过那款D9厚度超过了14mm,确实是太厚了。

  而这次D6000的设计更为高明,双电池是一个很有意思的设计。

  首先,手机做超薄的半电路板设计,然后在下方塞进一块小容量的电池。变成一款摄像头凸出的超薄手机。这也是很多主流手机的设计方式,如果到此为止,那么D6000会是一款2000mah的超薄手机。

  而innos又加了第二块电池。因为第一块电池已经和电路板拉平了,第二块电池因为没有电路板牵制,面积可以覆盖几乎整个手机(除了顶端的摄像头部分),厚度不用太大,就可以有惊人的电池容量。这样两块电池组合,用11.9mm的厚度就做出来6000mah电池。

  更可怕是它可以更换电池,用户带上手机,再带上一块体积不大的4000mah内置电池,就等于带了10000mah的移动电源出来,而且不用外接充电线,还不会断电,真是不错的设计。

  这种结构附带的好处是,因为手机厚,摄像头也可以厚而不凸出,innos就可以用品质更好,CMOS面积更大的高品质摄像头,提升拍照画质。

  此外,因为两块电池独立,在供电和充电上可以分开设计,这样充电的时候速度可以更快,每块电池不用承受太大电流就能完成快速充电。

  不过这种结构也有劣势,因为第二块电池覆盖电路板,电路板的热量散发有障碍(类似RAZR MAXX和小米2),CPU用性能太强的发热问题会比较严重。所以innos D6000用了高通MSN8939,这是八核心低功耗的A53核心。发热小,耗电少,结合大电池,续航更加出色。

  四、还可以更好

  innos D6000已经是设计非常出色的手机了,在5.2寸屏幕11.9mm下做到6000mah电量非常不易。

  但是距离最佳还是有点距离,因为它的这种设计没有让处理器性能达到顶级。

  其实,在innos D6000的方案下稍微做个改动就能更好,那就是把电路板的设计更改一下,电路板分成高发热区和低发热区。

  高发热区与摄像头都在最顶部,电池不覆盖,直接用导热石墨贴到金属后盖上。这样就可以在大电池的同时,使用高性能处理器,达到高性能CPU、高性能摄像头,大容量可更换电池的统一。

  MTK在下半年要出A72 A53的高性能处理器,如果这款处理器能与innos D6000的改进设计结合起来。产品会非常有吸引力。

  完美只有一步之遥。

(责任编辑:大树)
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评论

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降龙十巴掌2015-03-06 11:12

真是学习了

王强2015-03-06 10:34

受教了

Supperman2015-03-06 10:33

怎么可能?