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7页锂电池制造工艺与物料清单成本剖析 锂聚合物电池可说是无所不在,它们消失在、平板电脑、笔记本电脑,以及混合动力/电动车辆中;我们很少会想到它们,除非争论到一些消费性电子设备电池寿命好像不够长的问题现在的智能手表就像某些笔记本电脑,电池续航力甚至不到一天,这让我想到电池的问题,以及智能手表、与平板电脑之间的电池是否有共通性? 一个简洁的代理变量可能包含电池的质量或是其充电容量,而两者都很简单测量下图一是智能常见的袋装型(pouch-type)锂离子电池,是从拆开的 iPhone 6 Plus所拍摄;与电池连接、内含掌握电路的软带已经被移除,不过在图二可以看到我们留意到,这颗电池使用了两颗Ricoh的电池爱护IC,以及 TI的锂离子电池电量计 iPhone 6 Plus的锂离子电池 iPhone 6 Plus的锂离子电池掌握电路 我们的个问题是:这款电池特殊吗? 为了查找答案,我们检验了过去这一年在TechInsights试验室拆解过的数款智能、平板电脑电池能量密度(Wh/g);而下图三显示,很多/智能电池的重量不到25公克,而平板设备电池则多于70公克 锂电池容量 图中的斜直线代表220 Wh/kg,与大多数电池的能量密度相符,从那些分散却接近的小点可以看出,那些电池是采纳特别类似的电池芯技术。
而iPhone 6 Plus的电池重量为43公克,其能量密度表现并没有特别惹眼,但既然是Apple的电池就值得观看 通过拆解探寻电池的物料清单成本 我们的下一个关注焦点,是电池的物料清单成本;为了这个我们得多知道一些电池的结构下面的图四就是我们开头拆解iPhone 6 Plus的锂电池,将电池外面的铝箔剥开,露出内部封住电池芯的聚合物薄膜;进一步将该聚合物薄膜剥离之后,就露出了在外面的铝制阴极集电层 (aluminum cathode collector),如图五 将iPhone 6 Plus电池外壳切开 铝制阴极集电层 显微镜下的iPhone 6 Plus锂电池的剖面图 下图是 iPhone 6 Plus锂电池的剖面图,显示其层状结构该电池内含11个阴极(cathode),以及10个铝制阳极(anode),集电层是并联的阳极与阴极的电极,都各自以活性层涂布,然后一个个往上堆栈;分隔层(separator layer)插入在阳极与阴极之间,以避开短路,同时又能让阳极与阴极之间的锂离子相互传递 下图显示的则是电池的侧边,阴极集电层被焊在一起,形成电池的阳极端点(anode battery terminal);阳极集电层则以类似的形式被带出封装外部。
iPhone 6 Plus 锂电池的剖面图 iPhone 6 Plus 锂电池的阴极端点 依据TechInsights 的拆解分析,我们知道iPhone 6 Plus的电池是采纳氧化锂钴(lithium cobalt oxide,LiCoO2)作为阴极,阳极则是采纳石墨(graphite),如图八所示 显微镜下的iPhone 6 Plus电池断面 能通过BOM清单估算电池制造成本吗? 我们常常拆解分析智能手表、智能或是平板、笔记本电脑等设备,并以加总零部件的方式来推算物料清单成本,那些通常包括电子组件与人力成本、利润;因此我们藉由减去那些利润,来估算电池制造的成本 下图所显示,红色的点状显示电池的物料列表成本约为每瓦小时0.37美元,而且也有一些分散的状况,这是由于电池通常包含不同的搭配电子组件;每瓦小时 0.37美元比前面的电动车锂电池成本略低,但由于电池与车用电池采纳的技术究竟不太一样,这并不令人惊异,而且电池相对是比车用电池更成熟的技术 移动设备锂电池成本估算 上图中蓝色的部分则是我们从Amazon调查的锂电池零售价,这部分我们是选择了价格产品,由于考虑这些产品应当是制造商与零售商利润;锂电池零售价约是我们估量的物料清单成本两倍,这个结果好像很合理。
所以回到我们前面的问题,物料清单成本能使用简洁的代理变量(proxy)吗?我们认为答案应当是确定的,从图十一所显示的锂电池成本集中状态,这应当是合理的;电池的成本也包含材料与人工,我们认为这部分也会随着电池的容量大小而递增 7Word版本。
