鋰聚合物電池可說是無所不在，它們出現在手機、平板電腦、筆記本電腦，以及混合動力/電動車輛中；我(wo)們(men)很(hen)少(shao)會(hui)想(xiang)到(dao)它(ta)們(men)，除(chu)非(fei)討(tao)論(lun)到(dao)一(yi)些(xie)消(xiao)費(fei)性(xing)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)電(dian)池(chi)壽(shou)命(ming)似(si)乎(hu)不(bu)夠(gou)長(chang)的(de)問(wen)題(ti)。現(xian)在(zai)的(de)智(zhi)能(neng)手(shou)表(biao)就(jiu)像(xiang)某(mou)些(xie)筆(bi)記(ji)本(ben)電(dian)腦(nao)，電(dian)池(chi)續(xu)航(hang)力(li)甚(shen)至(zhi)不(bu)到(dao)一(yi)天(tian)，這(zhe)讓(rang)我(wo)想(xiang)到(dao)電(dian)池(chi)的(de)問(wen)題(ti)，以(yi)及(ji)智(zhi)能(neng)手(shou)表(biao)、手機與平板電腦之間的電池是否有共通性？

 

一個簡單的代理變量可能包含電池的質量或是其充電容量，而兩者都很容易測量。下圖一是智能手機常見的袋裝型（pouch-type）鋰離子電池
，是從拆開的 iPhone 6 Plus手機所拍攝；與電池連接、內含控製電路的軟帶已經被移除
，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IC，以及 TI的鋰離子電池電量計。

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圖一　iPhone 6 Plus的鋰離子電池

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圖二　iPhone 6 Plus的鋰離子電池控製電路

 

 

為了尋找答案，我們檢驗了過去這一年在TechInsights實驗室拆解過的數款智能手機、平板電腦電池能量密度（Wh/g）；而下圖三顯示，許多手機/智能手機電池的重量不到25公克
，而平板設備電池則多於70公克。

圖三　鋰電池容量

 

圖中的斜直線代表220 Wh/kg，與大多數電池的能量密度相符，從那些分散卻接近的小點可以看出，那些電池是采用非常類似的電池芯技術。而iPhone 6 Plus的電池重量為43公克，其能量密度表現並沒有非常顯眼，但既然是Apple的電池就值得觀察。

 

我們的下一個關注焦點，是電池的物料清單成本
；為了這個我們得多知道一些電池的結構。下麵的圖四就是我們開始拆解iPhone 6 Plus的鋰電池，將電池外麵的鋁箔剝開，露出內部封住電池芯的聚合物薄膜
；進一步將該聚合物薄膜剝離之後，就露出了在外麵的鋁製陰極集電層 （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　鋁製陰極集電層

 

顯微鏡下的iPhone 6 Plus鋰電池的剖麵圖

 

下圖六是 iPhone 6 Plus鋰電池的剖麵圖，顯示其層狀結構。該電池內含11個陰極（cathode），以及10個鋁製陽極（anode）
，集電層是並聯的。陽極與陰極的電極，都各自以活性層塗布
，然後一個個往上堆棧；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邊
，陰極集電層被焊在一起，形成電池的陽極端點（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 鋰電池的剖麵圖

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圖七　iPhone 6 Plus 鋰電池的陰極端點

根據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電池斷麵

 

 

我們經常拆解分析智能手表、智能手機或是平板、筆記本電腦等設備
，並以加總零部件的方式來推算物料清單成本，那些報告通常包括電子組件與人力成本、利潤
；因此我們藉由減去那些利潤，來估算電池製造的成本。

 

如圖9所顯示，紅色的點狀顯示電池的物料列表成本約為每瓦小時0.37美元，而且也有一些分散的狀況，這是因為電池通常包含不同的搭配電子組件；每瓦小時 0.37美(mei)元(yuan)比(bi)前(qian)麵(mian)的(de)電(dian)動(dong)車(che)鋰(li)電(dian)池(chi)成(cheng)本(ben)略(lve)低(di)，但(dan)因(yin)為(wei)手(shou)機(ji)電(dian)池(chi)與(yu)車(che)用(yong)電(dian)池(chi)采(cai)用(yong)的(de)技(ji)術(shu)畢(bi)竟(jing)不(bu)太(tai)一(yi)樣(yang)，這(zhe)並(bing)不(bu)令(ling)人(ren)驚(jing)訝(ya)，而(er)且(qie)手(shou)機(ji)電(dian)池(chi)相(xiang)對(dui)是(shi)比(bi)車(che)用(yong)電(dian)池(chi)更(geng)成(cheng)熟(shu)的(de)技(ji)術(shu)。

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圖9　移動設備鋰電池成本估算

 

上圖中藍色的部分則是我們從Amazon調查的手機鋰電池零售價
，這部分我們是選擇了價格最低產品，因為考慮這些產品應該是製造商與零售商利潤最小；lidianchilingshoujiayueshiwomengujidewuliaoqingdanchengbenliangbei
，zhegejieguosihuhenheli。suoyihuidaowomenzuiqianmiandewenti，wuliaoqingdanchengbennengshiyongzuijiandandedailibianliang（proxy）嗎？我們認為答案應該是肯定的
，從圖十一所顯示的鋰電池成本集中狀態，這應該是合理的；電池的成本也包含材料與人工，我們認為這部分也會隨著電池的容量大小而遞增。