鎳鎘電池到鎳氫電池再到鋰離子電池，手機電池的發展一直都在向著更加環保、續航能力更強的路線前進著。從萬能充到嵌入式，大家一起看看手機電池的“進化之路”吧。

手機電池按制造材質分：電池的種類分為鎳鎘、鎳氫、鋰離子三種電池。

鎳鎘電池

鎳鎘電池是最早應用于手機、筆記本電腦等設備的電池種類，它具有良好的大電流放電特性、耐過充放電能力強、維護簡單。鎳鎘電池是由兩個極板組成，一個是用鎳做的，另一個是鎘做的，正極為鎳，負極為鎘，這兩種金屬在電池中發生可逆反應，因此電池可以重新充電。

因為有鎘的原因，有記憶效應，每次充電都須先放電，需先放完電才能充電，否則它的記憶功能將大大降低手機的充電量，只有將電池中的余電放凈后再進行充電才能保持電池的充電量。

鎳鎘電池最致命的缺點是，在充放電過程中如果處理不當會使得服務壽命大大縮短。通常鎳鎘電池的充電次數為300～800次，在充放電達500次后電容量會下降至約80%。

1983年，摩托羅拉推出了第一款真正投入商用量產的手機DynaTAC 8000X，重量高達907g，由于巨大的體積也被稱為“大哥大”。其中由六節可充電鎳鎘電池組成的7.8V（6*1.3）電池組基本占了其中六分之一（約25*6）的重量。采用可拆卸設計，只能使用專門的充電底座進行充電，以后很長一段時間內手機電池都是使用底座進行充電，沒電就直接更換電池的日常習慣。

時間來到90年代，隨著以GSM為主的2G標準建立，移動通信技術和手機內部元件集成度都更加成熟，傳統的“大哥大”造型開始往小型化發展，電池模塊為了適應手機整體外觀的發展，開始出現多種解決方案來解決傳統的串聯鎳鎘電池組體積過大的問題。

此外，鎘是有毒的，因而鎳鎘電池不利于生態環境的保護。眾多的缺點使得鎳鎘電池已基本被淘汰出數碼設備電池的應用范圍。

鎳氫電池早在上世紀70年代就開始在民用領域的探索，而在1900年開始被商用之初，就被認為是鎳鎘電池的接班人，這種電池的生產成本跟鎳鎘電池相若，能量密度約是同體積鎳鎘電池的1.5倍，而且記憶效應也被大幅降低，讓它可以實現更小的體積和更頻繁的充電，也可以支持更高功率的充電，充電速度和續航能力都得到了大幅提升。

鎳氫電池

鎳氫電池和鎳鎘電池外形上相似，而且鎳氫電池的正極與鎳鎘電池也基本相同，都是以氫氧化鎳為正極，主要區別在于鎳鎘電池負極板采用的是鎘活性物質，而鎳氫電池是以高能貯氫合金為負極，因此鎳氫電池具有更大的能量。同時鎳氫電池在電化學特性方面與鎳鎘電池亦基本相似，故鎳氫電池在使用時可完全替代鎳鎘電池，而不需要對設備進行任何改造。

不過鎳氫電池存在自動放電過快和電量衰減等問題，在手機上應用并不完全適用，早期主要通過較低的成本獲得一定市場，在鋰電池價格和技術都穩定下來后，就鮮有在手機產品上應用了。

鋰離子電池是目前手機上使用最主要的電池類型，商用時間略晚于前面提到的鎳氫電池，在1992年由索尼率先投入量產，不過當時受限當時并不突出的容量優勢以及高昂的售價，諸如形狀可控、穩定性高、充電效率高和理論能量密度高等優勢通通沒法顯示出來。

鋰離子電池

鋰離子電池是一種智能電池，它可以與專用原裝智能充電器配合，達到最短的充電時間、最大的壽命周期及最大的容量。鋰離子電池是目前性能最好的電池。與同樣大小的鎳鎘電池、鎳氫電池相比，電量儲備最大，重量最輕、壽命最長、充電時間最短，無記憶效應，環保無污染。

鋰離子電池因采用特殊的技術處理，因此允許在2小時內快速充足電，而且安全性能大大提高；允許工作溫度范圍寬，鋰離子電池可在-20℃～+60℃之間工作。高溫放電性能優于其它各類電池。不過安全是鋰電池的一個問題，所有鋰電池都必須通過集成電路進行控制，如果電路不存在，鋰電池可能會發生熱失控。

單體鋰離子電池的電壓為3.6V，正極使用鋰化合物，負極為碳，鋰離子電池的比能量可達鎳鎘電池的2倍以上。與同容量鎳氫電池相比，體積可減少30％，重量可降低50％；壽命長，優質鋰離子電池的壽命可達1200次以上，遠遠高于其他各類電池；三種電池中容量最高；但價格較貴；對充電器要求較高，需專用充電器。目前絕大多數手機的標配電池都是鋰電池。

而對于鋰電池，已經成為現在的主流的手機電池，但是現在鋰電池也衍生了很多的技術與材質，依據鋰離子電池所用電解材料不同，鋰離子電池可以分為液態鋰離子電池和聚合物鋰離子電池）兩大類，兩者所用的正負極材料是相同的，工作原理也基本一致。

主要區是在于電解質的不同，液態鋰離子電池使用的是液體電解質，聚合物鋰離子電池則以固體聚合物電解質來代替，這種聚合物可以是“干態”的，也可以是“膠態”的，目前大部分采用聚合物膠體電解質。

其中聚合物鋰離子電池又可分為三類：

●固體聚合物電解質鋰離子電池。電解質為聚合物與鹽的混合物，這種電池在常溫下的離子電導率低，適于高溫使用。

●凝膠聚合物電解質鋰離子電池。即在固體聚合物電解質中加入增塑劑等添加劑，從而提高離子電導率，使電池可在常溫下使用。

●聚合物正極材料的鋰離子電池。采用導電聚合物作為正極材料，其能量是現有鋰離子電池的3倍，是最新一代的鋰離子電池。

電池模塊的形態變遷

來到21世紀初期，隨著鋰離子電池材料科技的成熟以及制造工藝的進步，鋰離子的能量密度得到大幅提升，整體成本也大幅下降，鎳鎘電池和鎳氫電池徹底成為歷史。

在嵌入式電池時代，誕生了一項結構簡單卻異常實用的充電配件 —— 萬能充，利用正負極觸點可以為市面上99%的觸點式鋰離子電池進行充電，只要是體積和重量都不會太夸張的獨立電池。

2007年，蘋果發布的iPhone除了擁有一塊3.5的觸控“大屏”，通過多點電容屏和全新設計的人機交互顛覆了消費者對手機的認知，也在電池上作了在那時看來離經叛道的“革新”：取消可更換電池設計，把電池內嵌到手機當中，同時也開啟了祖傳的5V1A充電。

鋰離子電池也從上個時代的背板一體化電池，開始轉變為嵌入式可更換電池，基本被設計在手機背部，打開后蓋才能更換電池，比上個時代的一體式后蓋更穩定和安全，由于只需要電池本體，電池本身的體積也得以做得更加輕薄，電池的通用性更強。

不可拆卸電池的設計進一步放飛了電池模塊的布局，讓手機可以做出更輕薄的的造型和各種獨特形態（弧度、分體式等），電池不再是制約手機外觀設計的瓶頸，而手機續航也在時隔多年后回歸一天一充的水平。

雖然省電優化和電池容量都在不斷努力進行優化，但是隨著我們對手機的依賴已經手機性能的不斷提升，在鋰離子電池的物理限制下，手機續航在短期內應該也不會有跨越式的發展。

手機充電設備發展到現在，最核心的元件還是數據線和充電頭，而無線充電受限于使用場景和額外設備成本，一直沒有成為市場上的絕對主流，目前仍是高端機型的差異化功能。

受限于鋰聚合物電池目前的物理極限，在容量短期內難有突破現在，在速度和充電形態上做文章顯然是業界的發展方向，目前無線充電功率已經可以去到80W，這樣無線充電開始擺脫充電慢的困擾，iPhone12上使用的Magsafe磁吸無線充電技術也讓無線充電在形態上有了巨大的進步，未來更多手機廠商和外設廠商應該也會進行類似的嘗試。下一個十年手機將會如何充電，就讓我們拭目以待吧。

責任編輯：lq6