Hybrid Fuel Cell 笔记本电池的未来

    在日前的IDF2004英特尔技术峰会的系统平台主题日中，小编参与了移动计算的一个专题讲座，其主要议题是未来笔记本电源的一个发展方向。也许你会问怎么不是电池而是电源，而这点恰恰是负责人最后特意强调的，未来的发展可能会彻底摆脱电池的概念，或者说用来供电的部件也许会是一个模组，它已经脱离了电池的范畴。下面我们就通过讲解的PPT画面跟大家阐述一下Intel对笔记本电源未来的一个期望。

    会议的议题主要分3部分：笔记本电池寿命和容量；新兴的电池科技；混合燃料电池组。

    2005年以后，人们对移动应用的需求将越来越高，那时笔记本电脑的使用时间将要达到8小时以上这个目标。

    电池使用时间的一个基本公式：使用时间＝输入总功率÷平台平均功率。

    新兴电池科技有有Adv Li-P、Ag-Zn、Solid State和Fuel Cell等几种，其中可以看到后两者目前的发展技术已经可以满足8小时的使用时间，而前几种则还有待提高。<

    首先介绍一下Adv.Li-P，它的目标是容量达到800Whr/L，外形可以做成矩形，采用和现在的电池类似的充放电方式。从它的目前情况看，去年它已经做到了550Whr/L，但离标准还有一段差距。而今年会有成形的样品，到明年会有更多产品出现，2006年可以实现大众化的使用。目前该技术最大的困难在于无法控制“膨胀”——也就是说它在膨胀后无法还原，这对于此类产品来说简直是一个灾难。

    Ag-Zn电池，这种电池是一种液体电池，在形状方面可以做成任何形状。在去年这种电池已经发展到500Whr/L，同上一种产品一样，还是没有达到要求。但更致命的问题是这种产品的充电次数只能达到200多次，而目前主流的锂电池则在500次左右。在今后的发展方面，Ag-Zn电池和Adv Li-P一样，都是今年会出样品，真正应用将要在2006年左右了。

    Solid State电池是一种比较新的技术，它在各方面的发展就比较成熟，例如它的原料非常安全而且环保，而且容量也可以达到1000Whr/L。更主要的是它的充放电次数可以达到1500次以上，它充电的时间也比现在的产品缩短了20倍！

    按道理这应该是一项非常好的技术，但它目前仍然有两大难点，其一是技术上的，这种电池是分组的，也就是说一块笔记本电池是由几组Solid State组成，问题是只要其中任何一组电池损坏那么整块电池都要报废。另外一个问题就是价格，目前它的价格仍然较高，不是一般消费者所能接受的。

    上述几种新电池和目前电池各方面的比较。

    如果在使用当前电池的情况下改用双电池技术，那么它的充电时间会延长到6小时，这明显也是不可取的。<

    燃料电池的工作原理：氧和氢结合成水，非常环保。氧气直接可以取自空气，而氢则可以用某种液体来代替，例如酒精等。每组燃料电池可以提供0.4V的电压，如果按照目前笔记本对电压的需求在6V左右，那么就需要15组燃料电池。图中右边为燃料电池组的物理模型。

    燃料电池组的工作原理图，通过一个气泵吸取空气得到氧气，而燃料通过另外一个泵抽取，经过化学反应后得到所需的电能和反应后的产物水。

    某厂家已经生产出的实物模型，但目前它的体积还是较大，离我们的要求目标还有一定差距。

    目前燃料电池组的重量分布，可以看出各种设备如泵、散热装置等占有很大的比重，达到了44%。

    这张图分上下两部分，下图是我们日常应用中笔记本的功率曲线，可以看到根据我们应用的不同，它的功率最高峰接近了30W，而最低时则在12W左右，而我们常说的25W只是一个平均功率。但是如果要满足我们正常的应用，我们就必须以能达到30W为标准，而这时燃料电池组的体积重量也相应增加，这将超出我们的接受范围。

    此外，燃料电池还有两个弊病，从这张图可以看出来，一个是启动时间，它需要一个预热的时间才能达到我们的功率要求。此外，在使用过程中它不能提供一个很平稳的输出，中间某阶段会还出现大幅度的下滑，如果不解决这两个问题那么它就很难被真正应用到实际当中。<

    前面面的问题可以用一个混合模式来解决，也就是通过在燃料电池组中加入传统的电池，通过这种方法解决开始的启动时间和中间的下滑的问题。

    笔记本电池的重量和体积分布，从这两张图可以看出来，当目标使用时间超过8小时以后，传统电池的重量将增加很大，而在超过12小时的使用时间后，传统电池在体积方面的增长也将是非常快速的，这时新型电池的优势将被完全体现出来。

    混合型燃料电池的一个结局方案，可以把产品的外形做成可插拔光驱的形状，如此笔记本在原有体积增加不多的情况下续航能力得到了很大程度上的加强。此外，由于插拔式光驱的标准已经统一，所以这种操作可以免去很多不必要的初试设计，安全系数也有一定的保证。

    最后关于今天议题的总结，我们对新型电池的需求和目标。

    未来移动办公、娱乐将是一个发展的大方向，而如果要真正做到这点需要解决的问题还有很多，而今天所说的待机时间就是近期需要攻克的一个难关。在这基础之上我们还要做到产品的寿命更长，体积和重量更小，成品的价格也要在能接受的范围之内。

    上述的几种新技术已经给我们提供了一些解决方案，但可以看到它们还都不是很成熟，很多地方仍需继续改进，很多难关也需要克服，但相信在不久的将来所有的问题都会随时间的推移和科技的进步迎刃而解，一个全新意义上的移动时间即将来临。<