要說當代人最重要的工具設備，相信手機絕對可以占下第一的寶座。而除了手機外，諸如智能手環、智能戒指、電子閱讀器等移動設備也是大行其道。但能使它們離開電源的主要部件——鋰離子電池，很不幸到目前為止仍是整個設備中最為拖后腿的部分。

續航：每個手機黨的痛

手機換代了，續航卻沒有提升

根據《華盛頓郵報》報道，科技測評員Geoffery Fowler對多款機型進行了一系列的電池續航測試，如以相同的屏幕亮度加載同樣的網站等。測試結果發現新款智能機的續航非但沒有得到提升，甚至較舊設備還有所倒退。

以 iPhone XS 為例，其測試成績比上一代 iPhone X 短了21分鐘；

Android方面，谷歌“親兒子”Pixel 3 的續航更是比 Pixel 2 短了一個半小時。

續航倒退的原因，主要是由于新技術的出現，如高分辨率 OLED 屏幕等使手機對能源的需求有所增大，但電池電量的進步卻不足以支撐所導致的。硅谷的一家電池優化技術公司Qnovo的首席執行官Nadim Maluf稱：“電池技術改進的速度非常慢，每年僅有5％左右的改進，但手機耗電量的漲幅卻超過5％。

正極材料能不能“拉住”跌下去的電量？

不想續航繼續“跌”下去，就得提升電池的性能。雖然在比能量提升方面，隔膜、電解液都很重要，但是目前的技術水平，電池正極是限制比容量的關鍵因素。

因此在3C領域，具有高比容量的的鈷酸鋰電池一直是行業中“輕薄”的首選。雖然近幾年由于三元材料的進入被搶占了一定的市場份額（主要是筆記本），但是在超薄手機pad等領域，雖然僅在部分中低端機型上有所應用，但由于壓實密度目前仍比不上鈷酸鋰，所以暫時無法實現完全替代。

部分3C產品的鋰電池使用狀況

但話雖如此，有觀點認為三元材料仍然是3C產品電池市場的強有力的競爭者。本質上，三元材料擁有與鈷酸鋰材料一致的晶體結構，且比容量指標比鈷酸鋰還高。但是主流生產工藝產出的三元材料顆粒多為細小單晶的二次團聚體（下圖a），空隙很多，與單晶很大的一次顆粒鈷酸鋰相比，壓實密度比較小，限制了電池能量密度的提升，因此輸了一籌。

不同合成技術制備的鎳鈷錳酸鋰三元材料 SEM 圖

不過若能通過技術手段將三元材料制成類似鈷酸鋰的單晶顆粒，那它在這方面的短板將能得以彌補。雖然目前通過采用新型前驅體制備工藝和三維自由燒結技術，確實能合成出類似鈷酸鋰的微米級一次單晶顆粒（圖b），但該工藝目前在工業生產上似乎還不夠成熟。

換個思路：負極材料

正極材料那邊進展似乎有點緩慢，那負極材料呢？在有望增進電池性能的負極材料中，石墨烯（graphene）無疑最具代表性。石墨烯導電性比金屬銅佳，且重量輕、表面積大，是發展大容量電池理想材料，其同時又兼具強度與可撓性。

2016年，華為曾宣布已經在鋰離子電池領域實現重大研究突破，將會推出業界首個高溫長壽命石墨烯基鋰離子電池。而今年華為官方更是爆料，年底推出的榮耀Magic 2代將有兩大突破之處，分別是屏占比突破95%的技術和石墨烯技術。據稱，華為的石墨烯電池在使用壽命是同款3000mAh鋰電池兩倍的情況下，只需要12分鐘便能充滿90%的電。但是現在實物還沒呈出，是真是假大家也只能拭目以待了。

總結

為了提高手機的續航能力，業界各個廠家都是絞盡腦汁。但是手機電池要取得突破，顯然還有很長一段路要走。在短期，最為有效的仍是降低硬件功耗、縮短充電時間等辦法，來滿足用戶對手機電池不斷增長的要求。

像上文中續航測試結果最為理想的，采用 LCD 屏幕（而不是 OLED）的iPhone XR，便是通過縮小屏幕尺寸、降低分辨率、亮度、以及色彩質量來極大地延長電池續航。同時，盡管大屏設備相對更加耗電，但由于它能塞下更多的電池空間，反而能夠抵消這方面的劣勢。

另外，高電壓是目前提高數碼類電芯能量密度最現實可行的途徑之一。隨著下游需求的提升，4.4V、4.45V的鈷酸鋰產品正逐步進入主流，業內人士認為，目前4.45V鈷酸鋰尤如去年三元材料中的811，國內只有極個別電池廠少量采購，而明后年它將成為市場主流。

資料來源：

鎳鈷錳酸鋰三元正極材料的研究與應用，孫玉城。

ofweek.com；pconline.com.cn；

粉體圈 作者：河西