面對當下不斷升高的設備載電需求，適用于消費類電子設備的鋰電技術(shù)有什么新的研究進展？未來電池技術(shù)的革新方向又會朝哪里走去？

鋰硫電池結(jié)構(gòu)示意圖

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

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

那么，面對當下不斷升高的設備載電需求，適用于消費類電子設備的鋰電技術(shù)有什么新的研究進展？未來電池技術(shù)的革新方向又會朝哪里走去？

近日，業(yè)界知名專家，復旦大學化學系夏永姚教授、我國化學和物理電源行業(yè)協(xié)會動力鋰電池應用分會研究部周波主任接受了本網(wǎng)采訪，分享了5G通信時代全面到來對消費類電子電池技術(shù)帶來的挑戰(zhàn)和顛覆。

5G時代

萬物互聯(lián)離不開強勁"電量"

平板電腦、藍牙音箱、智能手機、消費機器人......隨著消費類電子產(chǎn)品種類的不斷增多，一方面，這些消費類產(chǎn)品的出現(xiàn)給人們帶來了實實在在便捷體驗；但另一方面，人們也會經(jīng)常看到此類產(chǎn)品的實際使用者抱怨產(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力支撐體系。"我國化學和物理電源行業(yè)協(xié)會動力鋰電池應用分會研究部主任周波認為，假如說互聯(lián)網(wǎng)讓人和物之間的連接結(jié)合得更緊密，那么5G時代的到來，不僅提高了這種連接的速度，更是讓物和物之間可以做出基礎的配合。

"手機沒電又遇上急事，這個時候我們就特別希望能夠有一個電量超級多的手機電池。"周波介紹，目前市面上大多數(shù)的手機、平板電腦等移動電子產(chǎn)品使用的電池大多都是鋰電池，雖然設計者一直通過各種方法讓電池的容量不斷變大，但和消費電子產(chǎn)品迅速的革新速度相比，依舊讓人倍感勞心。

周波認為，萬物互聯(lián)的5G時代，無疑將會帶動各類移動裝置對硬體效能的需求，包括手機、可穿戴類電子產(chǎn)品、物聯(lián)網(wǎng)裝置、無人機等等。在此背景下，電池的續(xù)航能力能否支撐住5G帶來的高速運算需求，將會是一個值得關(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，鈷酸鋰也是消費電子市場應用最廣泛的正極材料。"復旦大學化學系教授夏永姚介紹，目前來說市面上主流的商業(yè)化鋰電池正極材料重要有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料（鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰）等，后三種重要需求在動力鋰電池，鈷酸鋰更多是用在消費類電子領域。

有關(guān)消費類電子電池而言，夏永姚認為，鋰電池的輸入輸出性能重要取決于電池內(nèi)部材料的結(jié)構(gòu)和性能，包括負極材料、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的等優(yōu)點，因此成為消費類電子產(chǎn)品的最佳選擇。

不過，隨著5G時代的到來，消費電子產(chǎn)品不斷推陳出新，人們對電池容量的需求也在直線升高，要電池產(chǎn)品具有更大的靈活性、更長的運行時間、更低的成本和更高的安全性。消費電子設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，充放電速度和充放電次數(shù)之間矛盾都是亟待解決的問題。

"我們說新一代電池技術(shù)，重要是指以金屬鋰為代表的負極電池。"夏永姚認為，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的事情，鋰硫電池技術(shù)也不成熟。因此他認為新一代電池技術(shù)在十年之內(nèi)商業(yè)化落地不太可能。

有關(guān)公司而言，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，更要有前瞻性的技術(shù)革命意識，不斷加大對新材料和新型電池技術(shù)的探索和研究，才能在5G到來之時立于不敗之地。

此外，夏永姚還告訴記者，隨著可穿戴設備為代表的的新型消費電子產(chǎn)業(yè)不斷新增，對消費鋰電池的需求也在進一步新增，而可穿戴設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)等可穿戴設備等。根據(jù)艾媒咨詢的預測，僅VR行業(yè)對鋰電池需求規(guī)模到2020年預計將超過550億元。

變革前夜

快充技術(shù)和共享充電寶的空間

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

記者也了解到，目前市面上為了滿足用戶對續(xù)航指標的需求，當下的眾多消費類電子商家本身也在嘗試從眾多方面來提升電池的使用體驗，比如手機領域知名的快充技術(shù)，我國的華為、OPPO、Vivo在這一領域都有著出色的表現(xiàn)。

"絕大多數(shù)的手機都采用了快充技術(shù)，這一技術(shù)相當普及。"周波認為，快充技術(shù)采用了高低壓的電流，通過提升充電的電壓，最終提升手機的充電速率，從而縮短手機的充電時間，因而在充電速度上得到了明顯的提升。

"傳統(tǒng)鋰電池和快充技術(shù)的結(jié)合，雖然不是最新的技術(shù)，但它卻是容易實現(xiàn)的一種電池搭配。"周波告知記者，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的替代方法，但快充技術(shù)本身也有一些無法防止的劣勢——電池正極結(jié)構(gòu)其實是很脆弱的結(jié)構(gòu)，大電流充放電會造成顆粒破碎，破碎后比表面積增大，電解液覆蓋不足，就會導致電池容量縮小，壽命減短。

雖然具有革命性新一代電池技術(shù)在十年之內(nèi)商業(yè)化落地不太可能，但隨著5G時代的到來，高清影音通話、大功率的物聯(lián)應用等必將給我們的手機等消費電子新增難以想象的壓力。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電量續(xù)航問題也不失為一項有益的創(chuàng)新嘗試。