要说当代人最重要的工具设备，相信手机绝对可以占下第一的宝座。而除了手机外，诸如智能手环、智能戒指、电子阅读器等移动设备也是大行其道。但能使它们离开电源的主要部件——锂离子电池，很不幸到目前为止仍是整个设备中最为拖后腿的部分。

续航：每个手机党的痛

手机换代了，续航却没有提升

根据《华盛顿邮报》报道，科技测评员Geoffery Fowler对多款机型进行了一系列的电池续航测试，如以相同的屏幕亮度加载同样的网站等。测试结果发现新款智能机的续航非但没有得到提升，甚至较旧设备还有所倒退。

以 iPhone XS 为例，其测试成绩比上一代 iPhone X 短了21分钟；

Android方面，谷歌“亲儿子”Pixel 3 的续航更是比 Pixel 2 短了一个半小时。

续航倒退的原因，主要是由于新技术的出现，如高分辨率 OLED 屏幕等使手机对能源的需求有所增大，但电池电量的进步却不足以支撑所导致的。硅谷的一家电池优化技术公司Qnovo的首席执行官Nadim Maluf称：“电池技术改进的速度非常慢，每年仅有5％左右的改进，但手机耗电量的涨幅却超过5％。

正极材料能不能“拉住”跌下去的电量？

不想续航继续“跌”下去，就得提升电池的性能。虽然在比能量提升方面，隔膜、电解液都很重要，但是目前的技术水平，电池正极是限制比容量的关键因素。

因此在3C领域，具有高比容量的的钴酸锂电池一直是行业中“轻薄”的首选。虽然近几年由于三元材料的进入被抢占了一定的市场份额（主要是笔记本），但是在超薄手机pad等领域，虽然仅在部分中低端机型上有所应用，但由于压实密度目前仍比不上钴酸锂，所以暂时无法实现完全替代。

部分3C产品的锂电池使用状况

但话虽如此，有观点认为三元材料仍然是3C产品电池市场的强有力的竞争者。本质上，三元材料拥有与钴酸锂材料一致的晶体结构，且比容量指标比钴酸锂还高。但是主流生产工艺产出的三元材料颗粒多为细小单晶的二次团聚体（下图a），空隙很多，与单晶很大的一次颗粒钴酸锂相比，压实密度比较小，限制了电池能量密度的提升，因此输了一筹。

不同合成技术制备的镍钴锰酸锂三元材料 SEM 图

不过若能通过技术手段将三元材料制成类似钴酸锂的单晶颗粒，那它在这方面的短板将能得以弥补。虽然目前通过采用新型前驱体制备工艺和三维自由烧结技术，确实能合成出类似钴酸锂的微米级一次单晶颗粒（图b），但该工艺目前在工业生产上似乎还不够成熟。

换个思路：负极材料

正极材料那边进展似乎有点缓慢，那负极材料呢？在有望增进电池性能的负极材料中，石墨烯（graphene）无疑最具代表性。石墨烯导电性比金属铜佳，且重量轻、表面积大，是发展大容量电池理想材料，其同时又兼具强度与可挠性。

2016年，华为曾宣布已经在锂离子电池领域实现重大研究突破，将会推出业界首个高温长寿命石墨烯基锂离子电池。而今年华为官方更是爆料，年底推出的荣耀Magic 2代将有两大突破之处，分别是屏占比突破95%的技术和石墨烯技术。据称，华为的石墨烯电池在使用寿命是同款3000mAh锂电池两倍的情况下，只需要12分钟便能充满90%的电。但是现在实物还没呈出，是真是假大家也只能拭目以待了。

总结

为了提高手机的续航能力，业界各个厂家都是绞尽脑汁。但是手机电池要取得突破，显然还有很长一段路要走。在短期，最为有效的仍是降低硬件功耗、缩短充电时间等办法，来满足用户对手机电池不断增长的要求。

像上文中续航测试结果最为理想的，采用 LCD 屏幕（而不是 OLED）的iPhone XR，便是通过缩小屏幕尺寸、降低分辨率、亮度、以及色彩质量来极大地延长电池续航。同时，尽管大屏设备相对更加耗电，但由于它能塞下更多的电池空间，反而能够抵消这方面的劣势。

另外，高电压是目前提高数码类电芯能量密度最现实可行的途径之一。随着下游需求的提升，4.4V、4.45V的钴酸锂产品正逐步进入主流，业内人士认为，目前4.45V钴酸锂尤如去年三元材料中的811，国内只有极个别电池厂少量采购，而明后年它将成为市场主流。

资料来源：

镍钴锰酸锂三元正极材料的研究与应用，孙玉城。

ofweek.com；pconline.com.cn；

粉体圈 作者：河西