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2021-01-28 00:15 出处:PConline原创 作者:妖花 责任编辑:liyaohua

  以苹果取消附赠祖传“五福一安”充电头为起点,手机业界这段时间开始掀起了这项“环保”新风潮,各大充电头厂家也使出浑身解数,纷纷推出“专用”充电头,加紧争夺这个再度释出大量需求的市场,要知道第三方充电设备上一次拥有这么大规模的刚需,可能还是可拆卸电池时代的“万能充”。

  今天我们就来聊一聊,手机电池在这些年经历了哪些演进,充电设备又是如何陪伴走过这些历程。

  “大哥大”时期:充电十小时 ,通话半小时

代表手机:摩托罗拉DynaTAC系列

上市时间:1983年

电池容量:约500mAh

电池形态:可拆卸电池组

充电方式:专用充电底座

  1983年,摩托罗拉推出了第一款真正投入商用量产的手机DynaTAC 8000X,采用初代模拟移动通讯技术,这位手机始祖的重量高达907g(跟初代Surface Pro的重量相若),其中由六节可充电镍镉电池组成的7.8V(6*1.3)电池组基本占了其中六分之一(约25*6)的重量,初期的手机由于巨大的体积也被称为“大哥大”。

  受限于镍镉电池的充电效率,它充满电需要超过十小时,但由于其较高的运作电压和较低的电池容量,它在满电状态下的通话时间也只有30分钟,加上镍镉电池的记忆效应,无法像现在一样随时进行充电,只能在放空整个电池组的情况下才能把手机充电到满电状态,“每日一充”已经开始嵌入了手机的灵魂。

  这个电池组只能使用专门的充电底座进行充电,采用可拆卸设计,且标配一块备用电池,也在很长一段时间内开启了使用底座进行充电,没电就直接更换电池的日常习惯,由于那时候的手机还算是“奢侈品”,充电设备几乎都是由手机厂商提供,第三方外设跟充电设备相关的产品可能也就是带备用电池套的收纳包了。

  体型缩小时代:变小了也变持久了

  时间来到90年代,随着以GSM为主的2G标准建立,移动通信技术和手机内部元件集成度都更加成熟,传统的“大哥大”造型开始往小型化发展,电池模块为了适应手机整体外观的发展,开始出现多种解决方案来解决传统的串联镍镉电池组体积过大的问题。

  当时主流的解决方案有三种:定制镍镉电池组、镍氢电池组和锂离子电池,这些方案的出现让电池组在外观和容量上有了不少进步。

解决方案一:定制镍镉电池组

代表手机:诺基亚1011

上市时间:1992年

电池容量:900mAh

电池形态:可拆卸电池模块

充电方式:专用充电底座、充电线直连

  作为第一款GSM手机,诺基亚1011就是镍镉电池组的代表作,476g的重量相对“大哥大”们动概800g的重量来说轻了一大截,定制的900mAh电池组在容量、重量和体积上都有了不少进步,让它在体积和外型上有更多可操作性空间。

  不过它依旧受限于镍镉电池的物理特性,它只拥有的12小时的待机时间和3小时的连续通话时间虽然,充电速度也提不上去,依旧需要10小时以上充满电池,加上记忆效应,无法随时补充电量,即便依旧采用可拆卸式电池组设计,一日一充肯定是少不了的。

解决方案二:镍氢电池组

代表手机:诺基亚 5110

上市时间:1998年(BMS-2/BMS-2S)

电池容量:900mAh

电池形态:可拆卸电池模块

充电方式:专用充电底座、充电线直连

诺基亚

   镍氢电池早在上世纪70年代就开始在民用领域的探索,而在1900年开始被商用之初,就被认为是镍镉电池的接班人,这种电池的生产成本跟镍镉电池相若,能量密度约是同体积镍镉电池的1.5倍,而且记忆效应也被大幅降低,让它可以实现更小的体积和更频繁的充电,也可以支持更高功率的充电,充电速度和续航能力都得到了大幅提升。

   随着镍镉电池的大规模普及,手机的体积得以越做越小,重量也大幅减少,更便捷的充电体验和续航性能的提升也让游戏等媒体应用开始加入到手机中,不过镍氢电池存在自动放电过快和电量衰减等问题,在手机上应用并不完全适用,早期主要通过较低的成本获得一定市场,在锂电池价格和技术都稳定下来后,就鲜有在手机产品上应用了。

解决方案三:初期锂离子电池

代表手机:摩托罗拉StarTac 328

上市时间:1996年

电池容量:900mAh(双版本一致)

电池形态:可拆卸电池模块

充电方式:专用充电底座、充电线直连

   锂离子电池是目前手机上使用最主要的电池类型,商用时间略晚于前面提到的镍氢电池,在1992年由索尼率先投入量产,不过当时受限当时并不突出的容量优势以及高昂的售价,诸如形状可控、稳定性高、充电效率高和理论能量密度高等优势通通没法显示出来。

摩托罗拉

  一代经典的摩托罗拉StarTac 328很好地代表了那个时期锂电池和镍氢电池的关系,默认标配版本使用镍氢电池,而锂电池则作为加钱选配配置,虽然标称容量和体积都保持一致,但是凭借锂离子电池放电和损耗更低的特性却可以获得更高的续航能力,在性能、摄像头还无法拉开差距的90年代,锂电池也一度作为“加强版”的差异化配置。

诺基亚

  而在我们关心的充电设备上,不管是使用镍镉电池、镍氢电池还是锂离子电池的手机,配备一个直连手机端口的充电器已经成为这个时代的主流,市场上主流的手机产品都是以圆形充电口为足,也奠定了手机市场未来十数年间的充电标准形态,不过每个每个厂商的口径都会有细微的差别,不能相互兼容,而第三方厂商也在这个时期开始加入到充电头生产中来。

  而在电池模块的形态上,这时候主要还是以背夹模块为主,就是整个电磁模块一般嵌入在手机的背部,每个手机型号基本都有自己的专属电池,相互之间互不通用,第三方也开始为热门型号制作第三方电池产品,除了常规的同型号备用电池,还有为原装镍氢电池的手机推出锂离子电池和容量加大版等操作,为手机用户提供快捷的电池升级服务。

  嵌入式电池时代:万能充成为经典

代表电池型号:BL-5C

上市时间:2002年

电池容量:1020/970 mAh

电池形态:嵌入式可拆卸电源

充电方式:专用充电底座、充电线直连、万能充

  来到21世纪初期,随着锂离子电池材料科技的成熟以及制造工艺的进步,锂离子的能量密度得到大幅提升,整体成本也大幅下降,镍镉电池和镍氢电池彻底成为历史。

  锂离子电池也从上个时代的背板一体化电池,开始转变为嵌入式可更换电池,基本被设计在手机背部,打开后盖才能更换电池,比上个时代的一体式后盖更稳定和安全,由于只需要电池本体,电池本身的体积也得以做得更加轻薄,电池的通用性更强。

  以诺基亚经典的BL-5C电池为例,除了用在自家从2002年到2012年的数十款产品中,还被各个厂商用在不同型号的手机和数码产品中,除了已经绝迹的“原装(由三洋能源,珠海松下,三星制造代工)”产品外,有数不尽的第三方厂家推出过相关的产品。

  除了电池,还推出了各种搭配使用的专用“座充”,以及专用充电器,那时候购买手机都要第一时间入手一块备电的,那时候山寨原装电池满天飞,官方渠道购买的电池性价比又太低,许多消费者往往会选择一些有一定口碑的第三方品牌电池,再搭配同品牌的座充和充电头使用,国内的第三方充电设备厂商也是在这个时期开始迅速崛起,成为备电套装的首选。

  而在嵌入式电池时代,还诞生了一项结构简单却异常实用的充电配件——万能充,利用正负极触点可以为市面上99%的触点式锂离子电池进行充电,只要是体积和重量都不会太夸张的独立电池。

  无论是黑白按键机年代的诺基亚1100的还是一代安卓机皇三星Galaxy Note4,都能使用万能充给电池充电,由于结构比较简单,质量较好的品牌产品用上十多年也难以损坏,不断换手机都不需要额外买座充给备用电池充电,做到了真正的环保。

充电接口兼具数据传输:分体式充电器应运而生

  而随着电池技术的发展和手机性能的提升,手机开始纷纷加入了与其他设备进行数据交换的数据接口,开始阶段是跟充电接口相互独立的,像诺基亚就坚持了这个“传统”多时,各个品牌的接口跟上个时代相似,基本都是“各玩各”的状态。

  不过随着手机对接口精简化的需求,充电接口普遍都开始需要兼顾数据传输的需求,虽然大家都是基于USB协议来传输文件,但是许多厂商都研发出自己的专属二合一接口,在满足数据传输的同时也预留针脚用于充电,分体式充电器应运而生,充电头和充电线/数据线开始相互独立开来,使用Type-A母口的充电头也开始走入历史舞台。

  罪恶源泉5V1A:不可拆卸电池让快充开始被重视

代表手机:iPhone

上市时间:2007年

电池容量:1400mAh

电池形态:内置电池

充电方式:充电线直连

  来到2007年,苹果发布的iPhone除了拥有一块3.5的触控“大屏”,通过多点电容屏和全新设计的人机交互颠覆了消费者对手机的认知,也在电池上作了在那时看来离经叛道的“革新”:取消可更换电池设计,把电池内嵌到手机当中,同时也开启了祖传的“五福一安”(5V1A)5W充电。

  按照2007年的标准,5W的充电功率是那个时候的普遍配置,加上那时的娱乐应用也不会带来太高的功耗,满足日常使用需求自然没太大压力,加上大家都习惯了没电可以直接更换电池,因此消费者对快速充电并没有太大需求,不过随着iPhone带起的电池内置设计和手机应用功耗的提升,移动电源和快速充电技术也开始登上历史舞台。

  不可拆卸电池的设计进一步放飞了电池模块的布局,让手机可以做出更轻薄的的造型和各种独特形态(弧度、分体式等),电池不再是制约手机外观设计的瓶颈,而手机续航也在时隔多年后回归一天一充的水平,虽然省电优化和电池容量都在不断努力进行优化,但是随着我们对手机的依赖已经手机性能的不断提升,在锂离子电池的物理限制下,手机续航在短期内应该也不会有跨越式的发展。

  不过随着充电头材料技术的进步以及安卓崛起推动的接口统一,如今的手机充电速度和充电技术兼容性有了质的飞跃,从10W可以被称为快充,到后来的20W、40W,目前业界充电最快的手机快充功率已经达到了120W,加上PD3.0+Type-C在经历多年后一统江湖,成为各大平台设备的通用协议。

  解决手机续航的方案,已经从大容量和省电变成了通过更快的充电速度来弱化续航带来的问题,无论是手机厂商还是外设厂商,“快”显然是现阶段争夺的重点。

  展望未来:电池材料尚未革新 快充+无线是仍是争夺重点

  而手机充电设备发展到现在,最核心的元件还是数据线和充电头,而无线充电受限于使用场景和额外设备成本,一直没有成为市场上的绝对主流,目前仍是高端机型的差异化功能。

  受限于锂聚合物电池目前的物理极限,在容量短期内难有突破现在,在速度和充电形态上做文章显然是业界的发展方向,目前无线充电功率已经可以去到80W,这样无线充电开始摆脱充电慢的困扰,iPhone12上使用的Magsafe磁吸无线充电技术也让无线充电在形态上有了巨大的进步,未来更多手机厂商和外设厂商应该也会进行类似的尝试。下一个十年手机将会如何充电,就让我们拭目以待吧。

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