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相信不少人在外游玩或者購物時(shí)，都遇到過手機(jī)電量不足、又無法找到地方充電的尷尬情景。

隨著5G通信時(shí)代的到來，新一代消費(fèi)電子產(chǎn)品迅猛發(fā)展，在高速率、大容量、低延時(shí)的通信技術(shù)革新背后，對于設(shè)備載電量的需求也將越來越高。

那么，面對當(dāng)下不斷升高的設(shè)備載電需求，適用于消費(fèi)類電子設(shè)備的鋰電技術(shù)有哪些新的研究進(jìn)展？未來電池技術(shù)的革新方向又會(huì)朝哪里走去？

近日，業(yè)界知名專家——復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系夏永姚教授、中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)研究部周波主任接受了中國科技網(wǎng)采訪，分享了5G通信時(shí)代全面到來對消費(fèi)類電子電池技術(shù)帶來的挑戰(zhàn)與顛覆。

鋰硫電池結(jié)構(gòu)示意圖

5G時(shí)代，萬物互聯(lián)離不開強(qiáng)勁“電量”

平板電腦、藍(lán)牙音箱、智能手機(jī)、消費(fèi)機(jī)器人……消費(fèi)類電子產(chǎn)品種類不斷增多，一方面，這些消費(fèi)類產(chǎn)品的出現(xiàn)給人們帶來了實(shí)實(shí)在在的便捷體驗(yàn)；另一方面，人們也會(huì)經(jīng)?？吹酱祟惍a(chǎn)品的實(shí)際使用者抱怨產(chǎn)品存在這樣或那樣的不盡如人意之處。

“5G時(shí)代的到來，絕不僅僅是網(wǎng)速的改變這么簡單，背后離不開一系列的動(dòng)力支撐體系?！敝袊瘜W(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)研究部主任周波認(rèn)為，如果說互聯(lián)網(wǎng)讓人與物之間的連接結(jié)合得更緊密，那么5G時(shí)代的到來，不僅提高了這種連接的速度，更是讓物與物之間可以做出基礎(chǔ)的配合。

“手機(jī)沒電又遇上急事，這個(gè)時(shí)候我們就特別希望能夠有一個(gè)電量超級(jí)多的手機(jī)電池?！敝懿ń榻B，目前市面上大多數(shù)的手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)電子產(chǎn)品使用的電池大多都是鋰離子電池，雖然設(shè)計(jì)者一直通過各種方法讓電池的容量不斷變大，但與消費(fèi)電子產(chǎn)品迅速的革新速度相比，依舊讓人倍感勞心。

周波認(rèn)為，萬物互聯(lián)的5G時(shí)代無疑將會(huì)帶動(dòng)各類移動(dòng)裝置對硬體效能的需求，包括手機(jī)、可穿戴類電子產(chǎn)品、物聯(lián)網(wǎng)裝置、無人機(jī)，等等。在此背景下，電池的續(xù)航能力能否支撐住5G帶來的高速運(yùn)算需求，將會(huì)是一個(gè)值得關(guān)注的重要課題。

產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，新一代電池技術(shù)落地尚未成熟

“目前，3c市場中技術(shù)較為成熟的電池就是鈷酸鋰，鈷酸鋰也是消費(fèi)電子市場應(yīng)用最廣泛的正極材料。”復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系教授夏永姚介紹，目前來說市面上主流的商業(yè)化鋰電池正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料（鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰）等，后三種主要需求在動(dòng)力電池，鈷酸鋰更多是用在消費(fèi)類電子領(lǐng)域。

對于消費(fèi)類電子電池而言，夏永姚認(rèn)為，鋰離子電池的輸入輸出性能主要取決于電池內(nèi)部材料的結(jié)構(gòu)和性能，包括負(fù)極材料、電解質(zhì)、隔膜和正極材料等。而鈷酸鋰電池具有比重大、體積和重量能量密度都高等優(yōu)點(diǎn)，因此成為消費(fèi)類電子產(chǎn)品的最佳選擇。

不過，隨著5G時(shí)代的到來，消費(fèi)電子產(chǎn)品不斷推陳出新，人們對電池容量的需求也在直線升高，需要電池產(chǎn)品具有更大的靈活性、更長的運(yùn)行時(shí)間、更低的成本和更高的安全性。消費(fèi)電子設(shè)備本身的特性也對新一代電池技術(shù)提出了更為苛刻的要求，體積不斷小型化和電池容量之間的矛盾，充放電速度與充放電次數(shù)之間的矛盾，等等都是亟待解決的問題。

“我們說新一代電池技術(shù)，主要是指以金屬鋰為代表的負(fù)極電池?！毕挠酪φJ(rèn)為，包括鋰硫電池、鋰空電池等都是下一代電池研究方向，盡管金屬鋰能量密度會(huì)很高，但仍然存在充放電過程中枝晶生成引起安全隱患及充放電庫侖效率低的問題，尤其是鋰空電池技術(shù)目前來看還是非常遙遠(yuǎn)的事情，鋰硫電池技術(shù)也不成熟。因此他認(rèn)為新一代電池技術(shù)在十年之內(nèi)商業(yè)化落地不太可能。

對于企業(yè)而言，除了在現(xiàn)行技術(shù)框架下電池的穩(wěn)定性和使用壽命上下足功夫之外，更需要有前瞻性的技術(shù)革命意識(shí)，不斷加大對新材料和新型電池技術(shù)的探索與研究，才能在5G到來之時(shí)立于不敗之地。

此外，夏永姚還告訴記者，隨著可穿戴設(shè)備為代表的的新型消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)不斷增加，對消費(fèi)鋰電池的需求也在進(jìn)一步增加，而可穿戴設(shè)備通常使用的是固態(tài)鋰電池的薄膜電池技術(shù)，薄膜電池在技術(shù)、工藝上基本上比較成熟，如銀行卡、VR、手環(huán)等可穿戴設(shè)備等。根據(jù)艾媒咨詢的預(yù)測，僅VR行業(yè)對鋰電池需求規(guī)模到2020年預(yù)計(jì)將超過550億元。

變革前夜，快充技術(shù)與共享充電寶的空間

談及消費(fèi)類鋰電池的未來，周波認(rèn)為有兩大發(fā)展趨勢：一是技術(shù)創(chuàng)新，如加大對正負(fù)極材料的替代研究，滿足消費(fèi)類用戶對電池體積與容量的雙重要求；二是安全性能，對于大容量、高密度的電池新技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向商用市場時(shí)需保持更加審慎的態(tài)度。

目前，市面上為了滿足用戶對續(xù)航指標(biāo)的需求，當(dāng)下眾消費(fèi)類電子商家本身也在嘗試從多方面來提升電池的使用體驗(yàn)，比如手機(jī)領(lǐng)域知名的快充技術(shù)，中國的華為、OPPO、Vivo在這一領(lǐng)域都有著出色的表現(xiàn)。

“絕大多數(shù)的手機(jī)都采用了快充技術(shù)，這一技術(shù)相當(dāng)普及?！敝懿ㄕJ(rèn)為，快充技術(shù)采用了高電壓的電流，通過提升充電的電壓，最終提升手機(jī)的充電速率，從而縮短手機(jī)的充電時(shí)間，因而在充電速度上得到了明顯的提升。

“傳統(tǒng)鋰電池與快充技術(shù)的結(jié)合，雖然不是最新的技術(shù)，但它卻是容易實(shí)現(xiàn)的一種電池搭配?！敝懿ū硎?，盡管快充技術(shù)作為電池技術(shù)全面革命到來之前的一項(xiàng)替代方案，但其本身也有一些無法避免的劣勢——電池正極結(jié)構(gòu)其實(shí)是很脆弱的結(jié)構(gòu)，大電流充放電會(huì)造成顆粒破碎，破碎后表面積增大、電解液覆蓋不足，就會(huì)導(dǎo)致電池容量縮小、壽命減短。

雖然具有革命性的新一代電池技術(shù)在十年之內(nèi)商業(yè)化落地不太可能，但隨著5G時(shí)代的到來，高清影音通話、大功率的物聯(lián)應(yīng)用等必將給手機(jī)等消費(fèi)電子增加難以想象的壓力。在電池技術(shù)亟需系統(tǒng)性變革的前夜，除了剛剛提到的快充技術(shù)，國內(nèi)創(chuàng)投市場目前選擇用共享充電寶的模式來解決用戶的手機(jī)電量續(xù)航問題也不失為一項(xiàng)有益的嘗試。