手机充一次电用一年,目前难实现,但专家表示
随着手机屏幕越来越大,处理器、内部电子元件越来越多,手机电池续航能力已成为人类的“心病”。5G技术的普及.并大范围的实际应用,6G技术的开发也提上日程,新技术的应用深入人心,万物互连惠及全人类的生活,嵌入到每一个家庭的智能家电、个人穿戴上。大到航空、卫星,小到手表、电筒,所有这些产品都离不开提供动力的电池。
电池的出现约有150多年的历史,从最早的铅酸电池,镉镍电池,到上世纪九十年代初在日本上市的氢镍电池和锂离子电池。锂离子电池因其具备高能量,高密度和高速率的特点,赢得人们的青睐。同时又以其安全性和稳定性,得以广泛使用,形成规模巨大的产业化市场。目前我们使用的手机电池就是采用这种锂电池,距今也有三四十年的历史。随着智能手机不断升级,而对手机电池的续航能力的提升,也越来越被重视。人们对手机电池不断探索,不断改进,意图开发出更先进容量更大的电池。
2016年8月2日,三星发布新一代大屏旗舰Galaxy Note 7智能手机,但仅在一个月后,全球范围内就有35起因锂电池质量缺陷造成起火爆炸的事故。 这次事件的影响对三星来说是致命的。将三星拖入泥潭而且越拖越深,现在仍未见底。
1.经济损失惨重,仅召回行动的成本约为10亿美元,三星股价狂跌,市值两天蒸发190亿美元。
2.战略发展的损失更让三星扼腕叹息。错失狙击iPhone 7 的最佳机会。时间上面,8月19日上市的Note 7与9月16日上市的iPhone 7提前一个月,抢占了先机。并以虹膜识别、双曲面、正反面玻璃、防尘防水等深受用户喜爱。但这一切都被一块小电池“炸毁”。
3.品牌信任危机。经年累月建立起来的品牌形像毁于这一炸。三星手机成了“手雷”的代名词。各国航空主管部门、以及各航空公司发布警告,强烈建议乘客乘机时不要使用这款设备,不要为它充电,也不要放在托运行李中。这款定位高端的手机,引发全球对三星手机的不信任危机。
业内人士分析,三星电池起火爆炸起火二个因素:
1.电池制造商追求在有限的体积内装进更多的电能,意图延长续航能力。
2.为了提升电池的体积能量密度、延长手机电池续航能力,而采用了更薄的隔膜材料,但是由于对隔膜材料质量控制不严或者工艺缺陷,导致隔膜局部变薄,不能有效隔离正极与负极,从而造成了电池的安全问题。
三星Note 7电池起火爆炸的原因,正是第二个因素造成的,阳极与阴极隔膜薄,而用户没有充电的情况下起火的诱因,是生产隔膜过程中产生颗粒的原因。导致短路发热起火爆炸。
在放电时候,锂离子从负极到正极,最终嵌入正极;充电时候,锂离子从阴极到阳极,最终嵌在负极石墨上。锂离子来回摇摆,正负极不能互相接触,通过外电路相连,在锂离子迁移的同时,外电路相应的电子运动,产生电流。如果正负极直接接触,造成短路,电能转换成为热能,就会造成短时间温度飙升失控,进而燃烧爆炸。电池中,隔离阴阳极的组件称为隔离膜(板),它是一层具有一定强度的多孔结构高分子聚烯烃膜,也就是一层有孔的塑料。
什么是隔离膜锂离子电池隔离膜产品多为聚烯烃材料制备的微孔膜,主要原料为高分子量的聚乙烯和聚丙烯,产品包括聚乙烯PE单层膜、聚丙烯PP单层膜以及由PP和PE复合的PP/PE/PP多层微孔膜。
PE膜,熔融温度大于135℃,密度95%-99%,PP膜熔融温度大于163℃。
隔离膜有二种生产工艺:干法和湿法1..干法
干法是将聚烯烃树脂熔融、挤压、吹制成结晶性高分子薄膜,干法的关键技术在于聚合物熔融挤出铸片时要在聚合物的粘流态下拉伸300倍左右以形成硬弹性体材料。
2.湿法
湿法是将液态的烃或一些小分子物质与聚烯烃树脂混合,加热熔融后,形成均匀的混合物,挥发溶剂,进行相分离,再压制得到膜片;另外,热致相分离法是近年来发展起来的一种制备微孔膜的方法。
上面这些就是目前市场上使用的锂电池基本知识。最好的锂离子蓄电池能量密度是200vAH/kg。 中国是全球锂电池最大的生产供应国。有实力的厂家也很多,比如福建宁德,比亚迪,合肥国轩、天津一力神电、商一中航等。中国锂电池的销售收入从2017年的1580亿到2018年1890亿,按这样的增长速度预计2022年可达3800亿元左右。锂电池的产量从2014年的52.87亿个,到2018年的121.2亿个,占据全球总产量的70%以上。但随着材料资源紧张,环境污染等问题的出现,锂电池早晚也会被新技术所淘汰。
而近日,英特尔和索尼,日本电话电话电服公司联合宣布,合作开发6G移动网络技术,同时三家合作开发更先进的的半导体技术,研制充一次电可以使用一年的智能手机。
按目前的锂电池发展来看,恐怕很难实现,手机的大容量和安全性两者不可兼得。不过,对于手机充一次电用一年,专家表示,如果开发出新型的电池技术可以实现这个目标。而电池的开发和研制最优先考虑的是安全性。三星属于过度追求电池的容量,忽视了电池本该注意的安全性,结果本未倒置的追求尝到衰败的苦果。
而半导体电池也并非新概念。半导体电池是一种利用用光伏打效应把光能转换成电能的器件。将太阳光能转换成电能的固定半导体器件,称为太阳电池。
半导体电池,用半导体硅﹑硒等材料将太阳的光能变成电能的器件。具有可靠性高,寿命长,转换效率高等优点。
我们期待新型电池上市这一天早点到来!