以蘋果取消附贈祖傳“五福一安”充電頭為起點,行動電話業界這段時間開始掀起了這項“環保”新風潮,各大充電頭廠家也使出渾身解數,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備上一次擁有這么大規模的剛需,可能還是可拆卸電池時代的“萬能充”。
今天我們就來聊一聊,行動電話電池在這些年經歷了哪些演進,充電設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
代表行動電話:摩托羅拉DynaTAC系列
上市時間:1983年
電池容量:約500mAh
電池形態: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的行動電話DynaTAC 8000X,采用初代模擬移動通訊技術,這位行動電話始祖的重量高達907g(跟初代Surface Pro的重量相若),其中由六節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,初期的行動電話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,它在滿電狀態下的通話時間也只有30分鐘,加上鎳鎘電池的記憶效應,無法像現在一樣隨時進行充電,只能在放空整個電池組的情況下才能把行動電話充電到滿電狀態,“每日一充”已經開始嵌入了行動電話的靈魂。
這個電池組只能使用專門的充電底座進行充電,采用可拆卸設計,且標配一塊備用電池,也在很長一段時間內開啟了使用底座進行充電,沒電就直接更換電池的日常習慣,由于那時候的行動電話還算是“奢侈品”,充電設備幾乎都是由行動電話廠商提供,第三方外設跟充電設備相關的產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標準建立,移動通信技術和行動電話內部元件集成度都更加成熟,傳統的“大哥大”造型開始往小型化發展,電池模塊為了適應行動電話整體外觀的發展,開始出現多種解決方案來解決傳統的串聯鎳鎘電池組體積過大的問題,
當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,這些方案的出現讓電池組在外觀和容量上有了不少進步,
解決方案一:定制鎳鎘電池組
代表行動電話:諾基亞1011
上市時間:1992年
電池容量:900mAh
電池形態: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行動電話,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小時的待機時間和3小時的連續通話時間雖然,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,無法隨時補充電量,即便依舊采用可拆卸式電池組設計,一日一充肯定是少不了的。
解決方案二:鎳氫電池組
代表行動電話:諾基亞 5110
上市時間:1998年(BMS-2/BMS-2S)
電池容量:900mAh
電池形態: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70年代就開始在民用領域的探索,而在1900年開始被商用之初,就被認為是鎳鎘電池的接班人,這種電池的生產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,而且記憶效應也被大幅降低,讓它可以實現更小的體積和更頻繁的充電,也可以支持更高功率的充電,充電速度和續航能力都得到了大幅提升,
隨著鎳鎘電池的大規模普及,行動電話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航性能的提升也讓游戲等媒體應用開始加入到行動電話中,不過鎳氫電池存在自動放電過快和電量衰減等問題,在行動電話上應用并不完全適用,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都穩定下來后,就鮮有在行動電話產品上應用了。
解決方案三:初期鋰離子電池
代表行動電話: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:可拆卸電池模塊
充電方式:專用充電底座、充電線直連
鋰離子電池是目前行動電話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年由新力率先投入量產,不過當時受限當時并不突出的容量優勢以及高昂的售價,諸如形狀可控、穩定性高、充電效率高和理論能量密度高等優勢通通沒法顯示出來。
一代經典的摩托羅拉StarTac 328很好地代表了那個時期鋰電池和鎳氫電池的關系,默認標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“加強版”的差異化配置。
而在我們關心的充電設備上,不管是使用鎳鎘電池、鎳氫電池還是鋰離子電池的行動電話,配備一個直連行動電話端口的充電器已經成為這個時代的主流,市場上主流的行動電話產品都是以圓形充電口為足,也奠定了行動電話市場未來十數年間的充電標準形態,不過每個每個廠商的口徑都會有細微的差別,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中來,
而在電池模塊的形態上,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行動電話的背部,每個行動電話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品,除了常規的同型號備用電池,還有為原裝鎳氫電池的行動電話推出鋰離子電池和容量加大版等操作,為行動電話用戶提供快捷的電池升級服務。
嵌入式電池時代:萬能充成為經典
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: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世紀初期,隨著鋰離子電池材料科技的成熟以及制造工藝的進步,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,開始轉變為嵌入式可更換電池,基本被設計在行動電話背部,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。
以諾基亞經典的BL-5C電池為例,除了用在自家從2002年到2012年的數十款產品中,還被各個廠商用在不同型號的行動電話和數位產品中,除了已經絕跡的“原裝(由三洋能源,珠海松下,三星制造代工)”產品外,有數不盡的第三方廠家推出過相關的產品。
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,那時候購買行動電話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,大陸的第三方充電設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,還誕生了一項結構簡單卻異常實用的充電配件——萬能充,利用正負極觸點可以為市面上99%的觸點式鋰離子電池進行充電,只要是體積和重量都不會太夸張的獨立電池。
無論是黑白按鍵機年代的諾基亞1100的還是一代安卓機皇三星Galaxy Note4,都能使用萬能充給電池充電,由于結構比較簡單,質量較好的品牌產品用上十多年也難以損壞,不斷換行動電話都不需要額外買座充給備用電池充電,做到了真正的環保。
充電接口兼具數據傳輸:分體式充電器應運而生
而隨著電池技術的發展和行動電話性能的提升,行動電話開始紛紛加入了與其他設備進行數據交換的數據接口,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”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。
不過隨著行動電話對接口精簡化的需求,充電接口普遍都開始需要兼顧數據傳輸的需求,雖然大家都是基于USB協議來傳輸文件,但是許多廠商都研發出自己的專屬二合一接口,在滿足數據傳輸的同時也預留針腳用于充電,分體式充電器應運而生,充電頭和充電線/數據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
代表行動電話:iPhone
上市時間:2007年
電池容量:1400mAh
電池形態:內置電池
充電方式:充電線直連
來到2007年,蘋果發布的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計的人機交互顛覆了消費者對行動電話的認知,也在電池上作了在那時看來離經叛道的“革新”:取消可更換電池設計,把電池內嵌到行動電話當中,同時也開啟了祖傳的“五福一安”(5V1A)5W充電。
按照2007年的標準,5W的充電功率是那個時候的普遍配置,加上那時的娛樂應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帶起的電池內置設計和行動電話應用功耗的提升,移動電源和快速充電技術也開始登上歷史舞臺,
不可拆卸電池的設計進一步放飛了電池模塊的布局,讓行動電話可以做出更輕薄的的造型和各種獨特形態(弧度、分體式等),電池不再是制約行動電話外觀設計的瓶頸,而行動電話續航也在時隔多年后回歸一天一充的水平,雖然省電優化和電池容量都在不斷努力進行優化,但是隨著我們對行動電話的依賴已經行動電話性能的不斷提升,在鋰離子電池的物理限制下,行動電話續航在短期內應該也不會有跨越式的發展。
不過隨著充電頭材料技術的進步以及安卓崛起推動的接口統一,如今的行動電話充電速度和充電技術兼容性有了質的飛躍,從10W可以被稱為快充,到后來的20W、40W,目前業界充電最快的行動電話快充功率已經達到了120W,加上PD3.0+Type-C在經歷多年后一統江湖,成為各大平臺設備的通用協議。
解決行動電話續航的方案,已經從大容量和省電變成了通過更快的充電速度來弱化續航帶來的問題,無論是行動電話廠商還是外設廠商,“快”顯然是現階段爭奪的重點,
展望未來:電池材料尚未革新 快充+無線是仍是爭奪重點
而行動電話充電設備發展到現在,最核心的元件還是數據線和充電頭,而無線充電受限于使用場景和額外設備成本,一直沒有成為市場上的絕對主流,目前仍是高端機型的差異化功能,
受限于鋰聚合物電池目前的物理極限,在容量短期內難有突破現在,在速度和充電形態上做文章顯然是業界的發展方向,目前無線充電功率已經可以去到80W,這樣無線充電開始擺脫充電慢的困擾,iPhone12上使用的Magsafe磁吸無線充電技術也讓無線充電在形態上有了巨大的進步,未來更多行動電話廠商和外設廠商應該也會進行類似的嘗試,下一個十年行動電話將會如何充電,就讓我們拭目以待吧。