以蘋果取消附贈祖?zhèn)鳌拔甯R话病背潆婎^為起點,手機(jī)業(yè)界這段時間開始掀起了這項“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,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,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,還誕生了一項結(jié)構(gòu)簡單卻異常實用的充電配件——萬能充,利用正負(fù)極觸點可以為市面上99%的觸點式鋰離子電池進(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立的,像諾基亞就堅持了這個“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)運而生,充電頭和充電線/數(shù)據(jù)線開始相互獨立開來,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”,通過多點電容屏和全新設(shè)計的人機(jī)交互顛覆了消費者對手機(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,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。
展望未來:電池材料尚未革新 快充+無線是仍是爭奪重點
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
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