【導(dǎo)讀】現(xiàn)在大多數(shù)人關(guān)注就是鋰電池的持久力有多長(zhǎng),這個(gè)其實(shí)跟鋰電池制造工藝有很大關(guān)系。這里小編就給大家分享下iPhone 6 Plus鋰電池制造工藝,同時(shí)也來關(guān)注下它的物料清單成本。
鋰聚合物電池可說是無所不在,它們出現(xiàn)在手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦,以及混合動(dòng)力/電動(dòng)車輛中;我們很少會(huì)想到它們,除非討論到一些消費(fèi)性電子設(shè)備電池壽命似乎不夠長(zhǎng)的問題。現(xiàn)在的智能手表就像某些筆記本電腦,電池續(xù)航力甚至不到一天,這讓我想到電池的問題,以及智能手表、手機(jī)與平板電腦之間的電池是否有共通性?
一個(gè)簡(jiǎn)單的代理變量可能包含電池的質(zhì)量或是其充電容量,而兩者都很容易測(cè)量。下圖一是智能手機(jī)常見的袋裝型(pouch-type)鋰離子電池,是從拆開的 iPhone 6 Plus手機(jī)所拍攝;與電池連接、內(nèi)含控制電路的軟帶已經(jīng)被移除,不過在圖二可以看到。我們注意到,這顆電池使用了兩顆Ricoh的電池保護(hù)IC,以及 TI的鋰離子電池電量計(jì)。
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圖一 iPhone 6 Plus的鋰離子電池
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圖二 iPhone 6 Plus的鋰離子電池控制電路
我們的第一個(gè)問題是:這款電池特別嗎?
為了尋找答案,我們檢驗(yàn)了過去這一年在TechInsights實(shí)驗(yàn)室拆解過的數(shù)款智能手機(jī)、平板電腦電池能量密度(Wh/g);而下圖三顯示,許多手機(jī)/智能手機(jī)電池的重量不到25公克,而平板設(shè)備電池則多于70公克。
圖三 鋰電池容量
圖中的斜直線代表220 Wh/kg,與大多數(shù)電池的能量密度相符,從那些分散卻接近的小點(diǎn)可以看出,那些電池是采用非常類似的電池芯技術(shù)。而iPhone 6 Plus的電池重量為43公克,其能量密度表現(xiàn)并沒有非常顯眼,但既然是Apple的電池就值得觀察。
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通過拆解探尋電池的物料清單成本
我們的下一個(gè)關(guān)注焦點(diǎn),是電池的物料清單成本;為了這個(gè)我們得多知道一些電池的結(jié)構(gòu)。下面的圖四就是我們開始拆解iPhone 6 Plus的鋰電池,將電池外面的鋁箔剝開,露出內(nèi)部封住電池芯的聚合物薄膜;進(jìn)一步將該聚合物薄膜剝離之后,就露出了在外面的鋁制陰極集電層 (aluminum cathode collector),如圖五。
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圖四 將iPhone 6 Plus電池外殼切開
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圖五 鋁制陰極集電層
顯微鏡下的iPhone 6 Plus鋰電池的剖面圖
下圖六是 iPhone 6 Plus鋰電池的剖面圖,顯示其層狀結(jié)構(gòu)。該電池內(nèi)含11個(gè)陰極(cathode),以及10個(gè)鋁制陽極(anode),集電層是并聯(lián)的。陽極與陰極的電極,都各自以活性層涂布,然后一個(gè)個(gè)往上堆棧;分隔層(separator layer)插入在陽極與陰極之間,以避免短路,同時(shí)又能讓陽極與陰極之間的鋰離子相互傳遞。
圖七顯示的則是電池的側(cè)邊,陰極集電層被焊在一起,形成電池的陽極端點(diǎn)(anode battery terminal);陽極集電層則以類似的形式被帶出封裝外部。
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圖六 iPhone 6 Plus 鋰電池的剖面圖
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圖七 iPhone 6 Plus 鋰電池的陰極端點(diǎn)
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根據(jù)TechInsights 的拆解分析,我們知道iPhone 6 Plus的電池是采用氧化鋰鈷(lithium cobalt oxide,LiCoO2)作為陰極,陽極則是采用石墨(graphite),如圖八所示。
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圖八 顯微鏡下的iPhone 6 Plus電池?cái)嗝?/div>
能通過BOM清單估算電池制造成本嗎?
我們經(jīng)常拆解分析智能手表、智能手機(jī)或是平板、筆記本電腦等設(shè)備,并以加總零部件的方式來推算物料清單成本,那些報(bào)告通常包括電子組件與人力成本、利潤(rùn);因此我們藉由減去那些利潤(rùn),來估算電池制造的成本。
如圖9所顯示,紅色的點(diǎn)狀顯示電池的物料列表成本約為每瓦小時(shí)0.37美元,而且也有一些分散的狀況,這是因?yàn)殡姵赝ǔ0煌拇钆潆娮咏M件;每瓦小時(shí) 0.37美元比前面的電動(dòng)車鋰電池成本略低,但因?yàn)槭謾C(jī)電池與車用電池采用的技術(shù)畢竟不太一樣,這并不令人驚訝,而且手機(jī)電池相對(duì)是比車用電池更成熟的技術(shù)。
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圖9 移動(dòng)設(shè)備鋰電池成本估算
上圖中藍(lán)色的部分則是我們從Amazon調(diào)查的手機(jī)鋰電池零售價(jià),這部分我們是選擇了價(jià)格最低產(chǎn)品,因?yàn)榭紤]這些產(chǎn)品應(yīng)該是制造商與零售商利潤(rùn)最?。讳囯姵亓闶蹆r(jià)約是我們估計(jì)的物料清單成本兩倍,這個(gè)結(jié)果似乎很合理。所以回到我們最前面的問題,物料清單成本能使用最簡(jiǎn)單的代理變量(proxy)嗎?我們認(rèn)為答案應(yīng)該是肯定的,從圖十一所顯示的鋰電池成本集中狀態(tài),這應(yīng)該是合理的;電池的成本也包含材料與人工,我們認(rèn)為這部分也會(huì)隨著電池的容量大小而遞增。