回顧手機(jī)電池和充電技術(shù)的發(fā)展史

以蘋果取消附贈祖?zhèn)鳌拔甯Ｒ话病背潆婎^為起點(diǎn)，手機(jī)業(yè)界這段時間開始掀起了這項(xiàng)“環(huán)保”新風(fēng)潮，各大充電頭廠家也使出渾身解數(shù)，紛紛推出“專用”充電頭，加緊爭奪這個再度釋出大量需求的市場，要知道第三方充電設(shè)備上一次擁有這么大規(guī)模的剛需，可能還是可拆卸電池時代的“萬能充”。

今天我們就來聊一聊，手機(jī)電池在這些年經(jīng)歷了哪些演進(jìn)，充電設(shè)備又是如何陪伴走過這些歷程。

“大哥大”時期：充電十小時 ，通話半小時

代表手機(jī)：摩托羅拉DynaTAC系列

上市時間：1983年

電池容量：約500mAh

電池形態(tài)：可拆卸電池組

充電方式：專用充電底座

1983年，摩托羅拉推出了第一款真正投入商用量產(chǎn)的手機(jī)DynaTAC 8000X，采用初代模擬移動通訊技術(shù)，這位手機(jī)始祖的重量高達(dá)907g（跟初代Surface Pro的重量相若），其中由六節(jié)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，初期的手機(jī)由于巨大的體積也被稱為“大哥大”。

受限于鎳鎘電池的充電效率，它充滿電需要超過十小時，但由于其較高的運(yùn)作電壓和較低的電池容量，它在滿電狀態(tài)下的通話時間也只有30分鐘，加上鎳鎘電池的記憶效應(yīng)，無法像現(xiàn)在一樣隨時進(jìn)行充電，只能在放空整個電池組的情況下才能把手機(jī)充電到滿電狀態(tài)，“每日一充”已經(jīng)開始嵌入了手機(jī)的靈魂。

這個電池組只能使用專門的充電底座進(jìn)行充電，采用可拆卸設(shè)計(jì)，且標(biāo)配一塊備用電池，也在很長一段時間內(nèi)開啟了使用底座進(jìn)行充電，沒電就直接更換電池的日常習(xí)慣，由于那時候的手機(jī)還算是“奢侈品”，充電設(shè)備幾乎都是由手機(jī)廠商提供，第三方外設(shè)跟充電設(shè)備相關(guān)的產(chǎn)品可能也就是帶備用電池套的收納包了。

體型縮小時代：變小了也變持久了

時間來到90年代，隨著以GSM為主的2G標(biāo)準(zhǔn)建立，移動通信技術(shù)和手機(jī)內(nèi)部元件集成度都更加成熟，傳統(tǒng)的“大哥大”造型開始往小型化發(fā)展，電池模塊為了適應(yīng)手機(jī)整體外觀的發(fā)展，開始出現(xiàn)多種解決方案來解決傳統(tǒng)的串聯(lián)鎳鎘電池組體積過大的問題。

當(dāng)時主流的解決方案有三種：定制鎳鎘電池組、鎳氫電池組和鋰離子電池，這些方案的出現(xiàn)讓電池組在外觀和容量上有了不少進(jìn)步。

解決方案一：定制鎳鎘電池組

代表手機(jī)：諾基亞1011

上市時間：1992年

電池容量：900mAh

電池形態(tài)：可拆卸電池模塊

充電方式：專用充電底座、充電線直連

作為第一款GSM手機(jī)，諾基亞1011就是鎳鎘電池組的代表作，476g的重量相對“大哥大”們動概800g的重量來說輕了一大截，定制的900mAh電池組在容量、重量和體積上都有了不少進(jìn)步，讓它在體積和外型上有更多可操作性空間。

不過它依舊受限于鎳鎘電池的物理特性，它只擁有的12小時的待機(jī)時間和3小時的連續(xù)通話時間雖然，充電速度也提不上去，依舊需要10小時以上充滿電池，加上記憶效應(yīng)，無法隨時補(bǔ)充電量，即便依舊采用可拆卸式電池組設(shè)計(jì)，一日一充肯定是少不了的。

解決方案二：鎳氫電池組

代表手機(jī)：諾基亞 5110

上市時間：1998年（BMS-2/BMS-2S）

電池容量：900mAh

電池形態(tài)：可拆卸電池模塊

充電方式：專用充電底座、充電線直連

鎳氫電池早在上世紀(jì)70年代就開始在民用領(lǐng)域的探索，而在1900年開始被商用之初，就被認(rèn)為是鎳鎘電池的接班人，這種電池的生產(chǎn)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(yīng)也被大幅降低，讓它可以實(shí)現(xiàn)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(xù)航能力都得到了大幅提升。

隨著鎳鎘電池的大規(guī)模普及，手機(jī)的體積得以越做越小，重量也大幅減少，更便捷的充電體驗(yàn)和續(xù)航性能的提升也讓游戲等媒體應(yīng)用開始加入到手機(jī)中，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(jī)上應(yīng)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(shù)都穩(wěn)定下來后，就鮮有在手機(jī)產(chǎn)品上應(yīng)用了。

解決方案三：初期鋰離子電池

代表手機(jī)：摩托羅拉StarTac 328

上市時間：1996年

電池容量：900mAh（雙版本一致）

電池形態(tài)：可拆卸電池模塊

充電方式：專用充電底座、充電線直連

鋰離子電池是目前手機(jī)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(chǎn)，不過當(dāng)時受限當(dāng)時并不突出的容量優(yōu)勢以及高昂的售價，諸如形狀可控、穩(wěn)定性高、充電效率高和理論能量密度高等優(yōu)勢通通沒法顯示出來。

一代經(jīng)典的摩托羅拉StarTac 328很好地代表了那個時期鋰電池和鎳氫電池的關(guān)系，默認(rèn)標(biāo)配版本使用鎳氫電池，而鋰電池則作為加錢選配配置，雖然標(biāo)稱容量和體積都保持一致，但是憑借鋰離子電池放電和損耗更低的特性卻可以獲得更高的續(xù)航能力，在性能、攝像頭還無法拉開差距的90年代，鋰電池也一度作為“加強(qiáng)版”的差異化配置。

而在我們關(guān)心的充電設(shè)備上，不管是使用鎳鎘電池、鎳氫電池還是鋰離子電池的手機(jī)，配備一個直連手機(jī)端口的充電器已經(jīng)成為這個時代的主流，市場上主流的手機(jī)產(chǎn)品都是以圓形充電口為足，也奠定了手機(jī)市場未來十?dāng)?shù)年間的充電標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)，不過每個每個廠商的口徑都會有細(xì)微的差別，不能相互兼容，而第三方廠商也在這個時期開始加入到充電頭生產(chǎn)中來。

而在電池模塊的形態(tài)上，這時候主要還是以背夾模塊為主，就是整個電磁模塊一般嵌入在手機(jī)的背部，每個手機(jī)型號基本都有自己的專屬電池，相互之間互不通用，第三方也開始為熱門型號制作第三方電池產(chǎn)品，除了常規(guī)的同型號備用電池，還有為原裝鎳氫電池的手機(jī)推出鋰離子電池和容量加大版等操作，為手機(jī)用戶提供快捷的電池升級服務(wù)。

嵌入式電池時代：萬能充成為經(jīng)典

代表電池型號：BL-5C

上市時間：2002年

電池容量：1020/970 mAh

電池形態(tài)：嵌入式可拆卸電源

充電方式：專用充電底座、充電線直連、萬能充

來到21世紀(jì)初期，隨著鋰離子電池材料科技的成熟以及制造工藝的進(jìn)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。

鋰離子電池也從上個時代的背板一體化電池，開始轉(zhuǎn)變?yōu)榍度胧娇筛鼡Q電池，基本被設(shè)計(jì)在手機(jī)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(wěn)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(qiáng)。

以諾基亞經(jīng)典的BL-5C電池為例，除了用在自家從2002年到2012年的數(shù)十款產(chǎn)品中，還被各個廠商用在不同型號的手機(jī)和數(shù)碼產(chǎn)品中，除了已經(jīng)絕跡的“原裝（由三洋能源，珠海松下，三星制造代工）”產(chǎn)品外，有數(shù)不盡的第三方廠家推出過相關(guān)的產(chǎn)品。

除了電池，還推出了各種搭配使用的專用“座充”，以及專用充電器，那時候購買手機(jī)都要第一時間入手一塊備電的，那時候山寨原裝電池滿天飛，官方渠道購買的電池性價比又太低，許多消費(fèi)者往往會選擇一些有一定口碑的第三方品牌電池，再搭配同品牌的座充和充電頭使用，國內(nèi)的第三方充電設(shè)備廠商也是在這個時期開始迅速崛起，成為備電套裝的首選。

而在嵌入式電池時代，還誕生了一項(xiàng)結(jié)構(gòu)簡單卻異常實(shí)用的充電配件——萬能充，利用正負(fù)極觸點(diǎn)可以為市面上99%的觸點(diǎn)式鋰離子電池進(jìn)行充電，只要是體積和重量都不會太夸張的獨(dú)立電池。

無論是黑白按鍵機(jī)年代的諾基亞1100的還是一代安卓機(jī)皇三星Galaxy Note4，都能使用萬能充給電池充電，由于結(jié)構(gòu)比較簡單，質(zhì)量較好的品牌產(chǎn)品用上十多年也難以損壞，不斷換手機(jī)都不需要額外買座充給備用電池充電，做到了真正的環(huán)保。

充電接口兼具數(shù)據(jù)傳輸：分體式充電器應(yīng)運(yùn)而生

而隨著電池技術(shù)的發(fā)展和手機(jī)性能的提升，手機(jī)開始紛紛加入了與其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)接口，開始階段是跟充電接口相互獨(dú)立的，像諾基亞就堅(jiān)持了這個“傳統(tǒng)”多時，各個品牌的接口跟上個時代相似，基本都是“各玩各”的狀態(tài)。

不過隨著手機(jī)對接口精簡化的需求，充電接口普遍都開始需要兼顧數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，雖然大家都是基于USB協(xié)議來傳輸文件，但是許多廠商都研發(fā)出自己的專屬二合一接口，在滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r也預(yù)留針腳用于充電，分體式充電器應(yīng)運(yùn)而生，充電頭和充電線/數(shù)據(jù)線開始相互獨(dú)立開來，使用Type-A母口的充電頭也開始走入歷史舞臺。

罪惡源泉5V1A：不可拆卸電池讓快充開始被重視

代表手機(jī)：iPhone

上市時間：2007年

電池容量：1400mAh

電池形態(tài)：內(nèi)置電池

充電方式：充電線直連

來到2007年，蘋果發(fā)布的iPhone除了擁有一塊3.5的觸控“大屏”，通過多點(diǎn)電容屏和全新設(shè)計(jì)的人機(jī)交互顛覆了消費(fèi)者對手機(jī)的認(rèn)知，也在電池上作了在那時看來離經(jīng)叛道的“革新”：取消可更換電池設(shè)計(jì)，把電池內(nèi)嵌到手機(jī)當(dāng)中，同時也開啟了祖?zhèn)鞯摹拔甯Ｒ话病保?V1A）5W充電。

按照2007年的標(biāo)準(zhǔn)，5W的充電功率是那個時候的普遍配置，加上那時的娛樂應(yīng)用也不會帶來太高的功耗，滿足日常使用需求自然沒太大壓力，加上大家都習(xí)慣了沒電可以直接更換電池，因此消費(fèi)者對快速充電并沒有太大需求，不過隨著iPhone帶起的電池內(nèi)置設(shè)計(jì)和手機(jī)應(yīng)用功耗的提升，移動電源和快速充電技術(shù)也開始登上歷史舞臺。

不可拆卸電池的設(shè)計(jì)進(jìn)一步放飛了電池模塊的布局，讓手機(jī)可以做出更輕薄的的造型和各種獨(dú)特形態(tài)（弧度、分體式等），電池不再是制約手機(jī)外觀設(shè)計(jì)的瓶頸，而手機(jī)續(xù)航也在時隔多年后回歸一天一充的水平，雖然省電優(yōu)化和電池容量都在不斷努力進(jìn)行優(yōu)化，但是隨著我們對手機(jī)的依賴已經(jīng)手機(jī)性能的不斷提升，在鋰離子電池的物理限制下，手機(jī)續(xù)航在短期內(nèi)應(yīng)該也不會有跨越式的發(fā)展。

不過隨著充電頭材料技術(shù)的進(jìn)步以及安卓崛起推動的接口統(tǒng)一，如今的手機(jī)充電速度和充電技術(shù)兼容性有了質(zhì)的飛躍，從10W可以被稱為快充，到后來的20W、40W，目前業(yè)界充電最快的手機(jī)快充功率已經(jīng)達(dá)到了120W，加上PD3.0+Type-C在經(jīng)歷多年后一統(tǒng)江湖，成為各大平臺設(shè)備的通用協(xié)議。

解決手機(jī)續(xù)航的方案，已經(jīng)從大容量和省電變成了通過更快的充電速度來弱化續(xù)航帶來的問題，無論是手機(jī)廠商還是外設(shè)廠商，“快”顯然是現(xiàn)階段爭奪的重點(diǎn)。

展望未來：電池材料尚未革新 快充+無線是仍是爭奪重點(diǎn)

而手機(jī)充電設(shè)備發(fā)展到現(xiàn)在，最核心的元件還是數(shù)據(jù)線和充電頭，而無線充電受限于使用場景和額外設(shè)備成本，一直沒有成為市場上的絕對主流，目前仍是高端機(jī)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(nèi)難有突破現(xiàn)在，在速度和充電形態(tài)上做文章顯然是業(yè)界的發(fā)展方向，目前無線充電功率已經(jīng)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(shù)也讓無線充電在形態(tài)上有了巨大的進(jìn)步，未來更多手機(jī)廠商和外設(shè)廠商應(yīng)該也會進(jìn)行類似的嘗試。下一個十年手機(jī)將會如何充電，就讓我們拭目以待吧。
責(zé)編AJX