赛博坦人的私心 为何手机电池技术停滞不前

　　如果现在推出一款续航时间长达 4 天的智能手机，估计它会卖疯。从 2007 年到 2015 年，8 年时间里，智能手机的电力始终是用户的痛点，而且不管手机厂商在产品上采用了多少节电的设计，智能手机依然只能维持至多一天半的使用，而大部分手机电力， 也只够大半天使用而已。

　　不过，我们不能过多的苛责手机厂商，我记忆当中，为了解决电力的痛点，手机厂商把可以用的招数都用上了——在硬件方面，增加电池的容量这自不必说， 动态调整 SoC 的内核运行频率，PSR 自刷新，Nega 负液晶，协处理器，VOOC 快充，20nm 制程等等；在软件方面，智能手机的节电模式变得越来越激进，进入“超级省电模式”，甚至会直接把屏幕变成黑白，将 3G/4G 无线网络给断开，除了手机基本的通话短信功能外，其它 App 都不能打开，至于降低 SoC 的工作频率，这已经是基本常识。

　　手机厂商挠破头皮想了这么多的办法节约手机的电量，但仍挡不住越来越耗电的手机元件。屏幕是手机的耗电大户，它现在变得越来越大；4G 网络也比 3G 网络更加耗电；现在的手机还希望所有用户默认把蓝牙打开；而且，性能越来越强大的 SoC 对改善电力的问题上帮助不大。

　　更重要的是，手机电池的容量提升到 3000 mAh 之后，就再难进步了。换言之，不管使用多少节电的技术，在手机元件以及由于一直联网的耗电量越来越大的情况下，手机电池容量若得不到提升，那么手机的续航 时间就很难突破“半天”的限制。现在提升手机电池的技术变得越来越重要，因为特斯拉(Tesla) 之类电动汽车未来会变得越来越流行——更重要的是，特斯拉采用的是和手机电池一样的锂离子电池。所以，手机电池技术有任何一点微小的进步，将对手机行业以 及电动汽车行业，还有未来更多产品构成深远的影响。

　　那么，为什么手机任何一个部分在过去 8 年时间都取得了飞跃式的技术进步，但电池部分却一直停滞不前？安迪(Andy Chu)，曾任 2012 年破产的新能源初创公司 A123 高管，对 MIT 科技评论说：

　　能源储存是大玩家才进入的游戏，因为在电池上，太多事情可以发生错误。我希望初创团队们能取得成功。但你看最近几年，情况并不乐观。

　　获得通用电气与美国能源部投资的新能源初创公司 Envia Systems 也遭遇滑铁卢——2012 年在华盛顿的重大会议上，它宣称研发出了能量密度更高，但成本更低的电池。当时，公司主席以及 CEO 阿图尔(Atul Kapadia)在电话会议上称公司的电池“电池的成本将会是今天的电池成本的一半以下——可能会达到45%，并且能源密度将会是传统电池的三倍。”随后，该公司还与通用达成合作关系，将为通用的新电力车型提供电池。

　　然而，2013 年 2 月，通用方面检验 Envia 的电池时，却发现虽然电池达到 400 瓦特时/公斤的能量密度，但却无法支持宣称的 300 个重放电循环。随后，通用再经过了广泛的检测之后发现，Envia 交付的电池达不到自己所宣称的标准。——最终通用结束了 Envia 的合同。一颗能源新星最终堕入深渊。

　　史蒂夫(Steve LeVine)是 QZ 驻华盛顿的记者，他最近写了一本名为《The Power House》的书籍，里面描绘了 Envia 在电池技术研发方面所遇到的困难。而它一家的困难，也是千千万万家的困难。

　　Envia 首先面对的困难是，尽管电池工业已经发展多年，但人们对电池的原理依然陌生。换言之，人们可以通过反复实验，从而得到一个最优结果，但却无法说出原因。结 果，当技术研发人员试图改变电池的某一部分时，无法准确把握它所带来的影响，以至于出现问题时，完全找不到原因。此外，由于对电池理论缺乏足够深入的了 解，一些不曾预见的问题，往往潜伏数年后才被发现。

　　No zuo no die，Envia 在研发上遭遇的困难，部分因为它决定在电池上采用两种实验性的电极材料，而非一种。换言之，干扰技术人员的原因又多了一种，以复杂理论的角度来看，不确定因素一多，就会衍生出大量不可预知的问题。

　　2006 年，Envia 授权阿拉贡国家实验中心(Argonne National Laboratory)研发一种有前景的电池材料，然而，出现了一严重的问题。这个问题被一名产品经理称之为“厄运因子”——当随着时间的推移，电池电压 会发生变化，导致电池无法使用。阿拉贡的研究人员调查了问题的原因，但却找不到可靠的答案。此外，阿拉贡的研究人员在不断解决研发新材料电极所遇到的问题 时，采用不切实际的制造工艺。换言之，即便这个电极研发出来，Envia 也无法通过工厂把它生产出来。

　　直到 2012 年，Envia 公开宣布自己发明了一种新电池时，该公司依然不知道原因。LeVine 称，公司联合创始人苏杰(Sujeet Kumar)知道大概原因是出在复合材料的涂层上，但他没有资源、能力去把背后的原因找出来。最后，公司称，无法复现自己曾经开发出的高能量密度电池，是 因为有一批电池包含了污染物，但公司不知道该污染物是什么——小小的物理、化学的变动，就能够令电池的性能产生剧烈的变化。

　　Envia 这家公司的网站还在，但最近已经少有动静，也许它还在憋大招。它的故事告诉我们，电池技术难以跨越有几点原因：

• 电池的基础理论研究仍有待提高，否则 Envia 就不会无法重现自己曾经的研发成果了；
• 电池的技术攻坚需要耗费大量的资金，非大公司不行。Envia 2009 年、2011 年、2012 年、2013 年分别获得 770 万、1700 万、400 万、100 万、300 万美元的投资、财政支持资金，一共 3270 万美元——但也研发不出自己宣称的电池。