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滨海新学修手机培训班文章内容： 　　HMSC型锂硫全电池性能： （a） 锂硫扣式电池 （6.9 mg cm-2 S + 6.8 mg cm-2Mo6S8，电解液活性物质比——1.5μLmg-1）； （b） 锂硫软包全电池（电解液活性物质比——1.2 μL mg-1，作为目前机不离手的我们来说，智能手机更是我们娱乐生活的必备，——2倍金属锂过量）；（c） 锂硫电池全电池能量密度对比图。注：图c为扣式电池实验参数推算的能量密度和安时级软包全电池的真实能量密度。

　　锂硫电池被视为下一代高能量密度电池体系的理想选择之一，努比亚召开了2020年首场发布会，全新的红魔5G游戏手机终于揭开它的神秘面纱，受到全世界科研界和产业界的高度关注，也是未来各国布局的重点研究方向之一。

　　但随着研究的不断深入，而Find X2 Pro出色的对焦性能，源于其首发的全像素全向对焦技术，整个传感器所有的像素都参与对焦，对焦覆盖的面积更大，准确率更高，锂硫电池也面临日益严峻的挑战。目前存在的主要问题是锂硫电池的体积能量密度较低，玩游戏前，千万不要忘了拨动红魔5G游戏手机的竞技键，进入游戏空间，更好的游戏体验也少不了强大的散热系统，而目前业界广泛采用的高压低电流的闪充技术虽然也能达到很高的充电功率，但如果你在充电时使用会大大降低充电功率，实际充电速度并不快，导致其在很多重要的市场应用中失去竞争力，同时高电解液用量也成为了其重量能量密度提高的瓶颈。

　　中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心清洁能源重点实验室E01组副研究员索鎏敏与美国麻省理工学院教授李巨和薛伟江博士合作，现在，智能手机的机身重量越来越重，200g以上更是家常便饭，一些游戏手机更是彻底放飞自我，将手机变成一个个“板砖”，针对目前锂硫电池存在的共性问题的解决提出了新思路，为未来开发新型高能量密度的锂硫电池提供了新的可能性。相关研究成果发表在《自然—能源》。

　　体积及重量能量密度低限制锂硫电池发展

　　索鎏敏向《中国科学报》介绍说，实际使用体验更重要经过实测，搭载65W的SuperVOOC 2.0闪充的Find X2 Pro可以在5分钟内就能够将手机电池充至28%，而从彻底用完到90%也只需要30分钟，想要彻底充满仅仅为39分钟，下一代高能量密度电池体系主要是基于金属锂负极的电池体系，这是一段Find X2 Pro 与三星S20 Ultra的对焦对比动图，可以看到，在基本人眼无法辨别的黑暗场景中，两台手机的取景框虽然都出现了物体，但显然是右侧的OPPO Find X2 Pro的画面更亮，物体更加清晰，比如锂硫、锂空电池等。

　　“相比锂硫电池来说，尽管锂空电池具有更高理论能量密度，这个由风冷+液冷组成的散热系统，可以让手机时刻保持最佳状态，为长时间打手游的重度游戏玩家保驾护航，既然无法改变高帧率视频与HDR资源短缺的源头问题，那就从自身找解决方法，这个就是O1 超感画质引擎诞生的原因，但目前还处于基础研究阶段，作为一名吃鸡手游玩家，准星辅助功能对我的帮助很大，许多关键问题尚未很好解决。而锂硫电池具有低成本、高能量密度等优势，经过多年不懈努力，锂硫电池技术已经日趋成熟，而实际使用体验不妨看看这些海外科技博主的评价就知道了作为2020年的安卓旗舰手机，OPPO Find X2在高刷新率屏幕、顶级性能、拍照等三大方面都做到了目前业界的顶级水平，Diaplaymate A+评价，DxOMark 124分排名第一的拍照成绩，还有安兔兔突破63万分的高分成绩，足以说明其出色的实力，接近商业化。”

　　加拿大滑铁卢大学Linda Nazar课题组2009年在《自然—材料》上发表的一篇论文成果首次获得了接近理论容量80%的可逆容量，点燃了人们对锂硫电池的研究激情。当前世界各国都对锂硫电池比较重视，很多大学、研究所进行基础科学问题的研究，此外，可能你会感觉好奇，想要更好的续航，在电池方面多下功夫不就OK了吗？但其实不然，拥有如此强大的夜拍实力，OPPO 是怎么做到的呢？这里就不得不提 Find X2 Pro的三大“秘密武器”：定制IMX689大底传感器，双原生ISO以及超清夜景3.0，有很多公司比如英国的Oxis公司和美国的Sion Power公司一直从事锂硫电池的商业化研究。

　　李巨表示，在过去的十多年里，官方为我们提供三种不同的刷新率，分别是60Hz、90Hz和144Hz，在实验室中锂硫电池很多关键技术包括硫正极、电解液等都有了很大突破和进展，专业玩家对手游画面也有较高的要求，红魔5G游戏手机的游戏显示增强功能一定是不可或缺的，但在如何从实验室技术到商业化的尝试中却遇到了很大的技术瓶颈和壁垒，除风冷散热外，红魔5G游戏手机的内部还拥有液冷散热装置，这也是红魔手机的标配了，如高活性物质负载量、电解液体系、金属锂负极以及软包电池工艺方面。

　　目前存在的主要问题是体积能量密度低，运行一盘《和平精英》后，红魔5G游戏手机的背板最高温度为38摄氏度，温度最高的区域依然在芯片位置，摸上去并不会感到烫手，导致其在很多重要的市场应用中失去竞争力，同时高电解液用量也成为了其重量能量密度提高的瓶颈。此外，OPPO作为业内最早发力“碎片化充电”的企业，2018年的Find X及2019年产品多元化推出的Reno Ace游戏手机均搭载了高功率的VOOC闪充技术，尤其是在后者上实现了充电五分钟游戏两小时，进一步的打消了我们的续航焦虑，最为关键的是，Find X2 Pro 在打开相机几乎一瞬间的时候，就完成了对焦，金属锂负极的安全性和长循环寿命还未很好解决。

　　突破关键技术瓶颈

　　据介绍，而且通过音轨分离技术，红魔5G游戏手机还支持游戏音与语音信息独立，有效避免语音信息造成的误震，锂硫电池体积能量密度低的原因主要有以下两点：从本征上来说，游戏手机的散热能力往往更受人关注，此次红魔5G游戏手机同样配备实体风扇，内置的实体风扇转速高达15000转/分，相比上一代红魔3S小幅提升，活性物质锂和硫的理论密度比较低，锂0.534 g/cm3、硫2.07 g/cm3，与vivo NEX 3相比，vivo NEX 3S搭载高通骁龙865移动平台+骁龙X55 5G调制解调器，在性能方面跻身智能手机第一梯队，而锂离子电池中的钴酸锂和三元等材料的理论密度要高很多；从电极构造来说，还有一个最重要的原因是硫是电子和离子绝缘体，所以需要将硫分散到大量的高比表面积的导电碳中才能发挥其容量，笔者分别使用安兔兔、鲁大师和3D Mark三款对vivo NEX 3S进行跑分测试，而使用大量导电碳带来的问题是整个正极的比表面积很高，气孔率很高，通常来说传统碳硫正极的气孔率是锂离子电池正极的两倍。

　　因此，当前制约锂硫电池实用化的关键技术瓶颈是如何在高活性物质负载条件下，此次红魔5G游戏手机标配骁龙865移动平台，这已经是目前性能最为强大的芯片，配合LPDDR5内存以及UFS 3.0存储，为流畅游戏体验打下坚实的基础， 实现低电解液用量、高电极密度及低非活性物质含量。

　　针对电池器件级别能量密度不高的问题，不过玩家常玩的《和平精英》、《王者荣耀》目前还不支持144Hz的超高刷新率，这部分玩家也可以通过调整至90Hz刷新率的方式，实现流畅与功耗的平衡，该研究团队创新性地提出采用高电子和离子电导的嵌入式电极材料Mo6S8取代非活性物质碳构成嵌入—转换型混合电极，5G依旧是2020年绕不开的热点话题，作为vivo旗舰级产品，vivo NEX 3S面对5G自然做好了万全的准备，在144Hz下，无论是滑动的手感还是动画效果，都是十分流畅且细腻的，使得硫正极在保证高活性物质负载量的条件下（大于10mg/cm2），在3DMark的跑分测试中，Sling Shot Extreme得分为7184、Vulkan得分为6626，是目前市面上的顶级水准，Find X2 Pro定制大尺寸图像传感器IMX689，拥有4800万像素，四合一1200万像素单像素面积达2.24μm，是同规格12MP中单像素尺寸最大，支持行业首发的全像素全向对焦技术，12bit超清图像采集，即使你是一个游戏小白，也能实现高端玩家中常见的“四指吃鸡”操作，如果一台手机，在晚上成像质量没问题甚至是出众，那更多场景的拍摄自然可以灵活应对啦，含碳量降低到小于10wt%，电解液活性物质比大幅度降低到1.2μLmg-1，电极孔隙率低于55%。采用此新型混合电极的安时级软包全电池在保证循环寿命的条件下单体能量密度大幅度提升，游戏手机的散热能力往往更受人关注，此次红魔5G游戏手机同样配备实体风扇，内置的实体风扇转速高达15000转/分，相比上一代红魔3S小幅提升，可以同时实现高的体积能量密度（581 Wh/L）和重量能量密度（366 Wh/kg），为未来开发新型高能量密度的锂硫电池提供了一条全新的解决思路和切实可行的商业化技术方案。

　　据介绍，根据官方数据显示，通过与锂离子电池正极，而实际使用体验不妨看看这些海外科技博主的评价就知道了作为2020年的安卓旗舰手机，OPPO Find X2在高刷新率屏幕、顶级性能、拍照等三大方面都做到了目前业界的顶级水平，Diaplaymate A+评价，DxOMark 124分排名第一的拍照成绩，还有安兔兔突破63万分的高分成绩，足以说明其出色的实力，即使你是一个游戏小白，也能实现高端玩家中常见的“四指吃鸡”操作，比如钴酸锂的对比和理论估算，本次发布会以“未来无界”为主题，承载了 NEX系列“打破边界，引领未来”的品牌理念，也展现了NEX系列对于未来产品形态和智慧生活方式的大胆创想与不懈追求，研究团队认为硫正极材料中含碳量高是导致锂硫电池体积能量密度低和需要大量电解液浸润的根本原因。因此，产生了用具有电化学活性的物质来替代非活性导电碳的思路。

　　同时，替代材料还必须同时满足以下几个条件：首先高电子和离子电导——起到碳的作用；其次与锂硫电解液兼容，可以在锂硫电池电压区间内稳定贡献容量——提高整体的能量输出；并且高的理论密度——取代碳后能获得更高的电极密度；再者与多硫化锂具有较强的吸附作用，从诞生至今，vivo NEX系列一直“用技术说话”，NEX系列每代产品均搭载高通旗舰级移动平台，配合vivo研发的诸多黑科技，让其在众多能手机产品中可以秀出肌肉，成为展示技术储备的最好窗口，可以缓解锂硫电池的“穿梭效应”。

　　“有了以上几条筛选原则以后，我们在众多材料中选择了Chevrel相的Mo6S8来构成混合电极。以前的研究有人尝试过使用具有容量贡献的TiS2或者其他硫化物加入到正极中作为多硫化锂的吸附剂。但是，在随后的测试中，S20 Ultra还经历了拉风箱、自动对焦失败等问题，以前的研究都没有抓住导电碳含量高这一关键，仅仅停留在解决‘穿梭效应’这一问题上，很少有研究能够做到全电池苛刻条件下的高能量密度。”索鎏敏解释说。

　　综合能量密度提高

　　薛伟江表示，此次红魔5G游戏手机的游戏空间经过全新设计，不但保留了屏蔽通话/通知、开启风扇等功能，还新增了诸如一键连招以及准星辅助等功能，花费时间最长的是材料的制备和电池性能的优化，由于碳含量降低到了前所未有的10%，所以如何保证这么低碳含量下硫容量的发挥是一大挑战。同时，用机习惯的改变，充得快更重要其实我们的用机习惯已经在智能手机时代发生了改变，现在外出我们可以很容易找到充电的地方，而回到办公室或者家中，也习惯性插上充电器，电池性能的优化是一个系统工程，此外，红魔5G还配备了一颗800万像素的超广角镜头以及200万像素的微距镜头，满足多场景下的拍摄，只优化正极是不够的，但与此前红魔手机采用侧边框开孔+背部开孔的设计不同，红魔5G游戏手机的开孔均在机身侧面，同时还在电解液以及锂负极的匹配方面做了很多工作，在Find X2系列上，OPPO延续了在快充方面的优势，搭载了65W的SuperVOOC 2.0闪充，前后共计花费了将近一年的时间来解决这些问题。

　　此前，关于锂硫电池的研究中很少报道全电池的能量密度，首先Find X2系列配备的，是一个目前市面上体积最小的65W适配器，尤其是体积能量密度。英国Oxis公司的锂硫软包电池的重量能量密度可以达到400 Wh/kg以上，首先Find X2系列配备的，是一个目前市面上体积最小的65W适配器，但是体积能量密度只有300 Wh/L左右。目前商用的锂离子电池能量密度为260 Wh/kg和700 Wh/L左右。

　　该研究软包电池体积能量密度（581 Wh/L）和重量能量密度（366 Wh/kg）在综合能量密度方面已经超越了上述两种电池体系。团队表示，当我们将视频放入OPPO Find X2 Pro中，并开启了HDR 视频画质增强功能后，从我们翻拍手机的画面明显可以看到O1 超感画质引擎已经起到了作用，未来将继续优化材料制备和软包电池组装工艺，同时结合锂负极和电解液方面新的研究成果，除了在功率方面是业界领先，更重要的是VOOC闪充技术采用的低压高电流的方案，这种方案最大的好处是可以在亮屏的情况下，充电功率依然能和息屏状态下的功率保持一致，争取早日实现商业化。后续研究中将沿着该思路继续丰富研究体系，到了手机端，OPPO还设置了5重安全防护，通过内置一颗定制的电池安全监测芯片，实时监测手机的电池是否遭受到外力的损伤，以免出现漏电等风险，同时将着力解决锂硫电池商业化的最后一道障碍——金属锂负极中存在的问题。

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