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主题:笔记本电脑电池:无奈中期待理想
发信人: tingg-ps(可口可乐)
整理人: ranfish(2003-02-02 15:21:19), 站内信件
《计算机世界》记者 钟洪奇
1985年,世界上第一台笔记本电脑诞生伊始,电池就一直是困扰笔记本电脑的一个难题,尽管笔记本电脑的电池经历了镍铬电池(Ni-Cd)、镍氢电池(Ni-MH)和锂电池(Li-ion)三代更新,但它的性能仍是笔记本电脑中最脆弱的部件。最近,越来越多的迹象表明,这一问题将在2~3年内得到较好的解决。 

最近某一台湾笔记本电脑厂商专门针对其笔记本电脑的电池持久性大做广告,大意是很多用户抱怨笔记本电脑在不接电源的情况下很快就没有电了,而这个厂商的笔记本电脑配备的电池则能持续得更久。 

无奈的选择 

几天前,一位同事突然说他的笔记本电脑的电池只能坚持不到半小时了,听到这一句话,附近的几位同事也都站起来说他们的电池也很糟糕。事实上,这种情况早已经不是什么新鲜事,我自己一台1999年买的笔记本电脑所有的部件都完好无损,只有电池已经没有了一点原来的样子——拔掉电源不到两分钟,笔记本电脑就会在警报声中关闭。 

用过笔记本电脑的人都会体会到笔记本电脑电池有两个最让人失望的性能特点:其一,持续时间短,虽然一些厂商号称其笔记本电脑电池的待机时间可以达到4小时,甚至5小时以上,但这些数字在实际应用中打的折扣太大了——待机状态只是电脑功耗最小的情况。用户如果看VCD,实际使用时间往往令人失望——在VCD或DVD播放到最精彩的时候,电脑会告诉你电池已经快坚持不下去了。其二,不管厂商称他们的电池能坚持多长时间,两三年以后,这些电池都将进入了“报废期”。 

就笔记本电脑使用的电池而言,镍铬电池、镍氢电池和锂电池是常见的三种笔记本电脑电池。其中,镍铬电池是最早使用,也是性能最差的一种。它的“记忆力”很好,每次不用完电就充电都会被“记”下来,因此会很快“中毒”拒绝工作。此外,重量和储能容量都不如后两者,因此,这种电池在现在的笔记本电脑中已经基本被淘汰。 

锂电池是笔记本电脑中最常见的一种电池,是目前的主流技术。锂电池实际上分锂(Li)电池和锂离子(Li-ion)电池,由于锂(Li)电池容易在充电时产生爆裂、燃烧的情况,现在已基本改用了改进型的锂离子电池。而通常所说的锂电实际也是指锂离子电池。锂电池的记忆效应不太明显,但充放电次数一般在800次以下,质量差的甚至只有400次左右。而大多数笔记本电脑往往每次在室内工作时就接上电源,结果时常反复充放电,因此,实际结果大多令人失望。 

镍氢电池相比起锂电池来说,充电时间较长,重量也比锂电重,容量却比锂电小,而且有记忆效应,需要放电。但它的可回收性使其具有较好的环保特性,并且充放电次数也比锂电多一些。 

就笔记本电脑的电池来说,目前基本上只有这些选择。其中锂电池占据了绝大多数。也正是针对笔记本电脑各种不够理想的性能特点,不少人琢磨了一些能够延长使用时间的方法,但这些方法大多是通过用户的使用习惯的改变来使电池发挥最大的效能,毕竟无法突破目前电池性能的限制,而且也给用户的使用带来不方便。 

因此,人们急待采用更好的新技术电池的出现。 


面对这种并不令人满意的现状,人们一直在探索更好的技术和方法,实现电池更强的持久力,延长它的寿命,而且,一些可能的技术开始浮出水面。 

期望中的理想 

最近,Intel在台湾的一次技术峰会上宣布成立笔记本电脑持久电池寿命工作组(Mobile PC Extended Battery Life Working Group)。该工作组的目标是解决使笔记本电脑一次充电即可全天使用所面临的各种问题。该工作组的行业成员包括了华硕、仁宝、戴尔、大众电脑、富士、惠普、东芝等数十家企业,它们期望通力合作,最终实现8小时甚至更长时间笔记本电脑电池使用寿命的目标。由此不难看出各企业已经将笔记本电脑的电池放到了一个重要的研发位置。 

就电池的技术发展趋势看,很多人认为燃料电池很可能将成为锂电池的接替者。很多笔记本电脑配件厂商已经将燃料电池作为重点攻关课题。有消息称,一种以甲醇为燃料的微燃料电池已经取得了技术突破,很可能在不久的将来成为笔记本电脑的一个配件。这种燃料电池以甲醇为燃料,将它分解为质子、电子和二氧化碳,质子通过特殊的交换膜,与电子分离,然后导入线路延续电能。这种电池不用充电,它可以像墨盒一样更换燃料就可以了。所以,有一天,有人带着甲醇去出差可不是玩笑。 

据称,采用燃料电池可使笔记本电脑的使用时间延长到锂电池的2~3倍,将来甚至达到10倍。如果这一预期实现,人们将可以根本上解决笔记本电脑的电池问题。而且,这一技术也将同时会使摄像机、数码相机、随身听、手持网络终端等一些随身产品同样获益,因为目前这些产品中有些产品仍受到电池的困扰。如长时间连续使用摄像机的人往往要带上整包的备用电池,以防止电池用完。根据专家预计,这种电池将在2~3年后用于笔记本电脑。 

另外,也有一些公司试图将超级电容作为电池使用。众所周知,电容的充电和放电特点使它具有电能的暂存能力,但普通的电容所存的电能根本不可能满足供给笔记本电脑的需求。日本一家公司正在研发超级电容器,它完全可以达到强化电能的效果。但其前景如何目前尚不明朗。 

除此之外,空气锌电池也是取代锂电池的一个潜在竞争对手。但是目前空气锌电池在自由充电方面还存在一定问题,电池生产厂商正积极寻求解决方案。 

据专家预测,未来的笔记本电脑在理论上可以做到电池使用时间超过20小时,而整个电池模块的厚度仅为12.7毫米(约为现在的1/2到2/3),同时重量也会大大减轻,使其能够充分满足用户的需求。 

从各种迹象来看,燃料电池即将成为伸手可及的商品,各公司和研究机构的样品已经频繁露面,而且,其中的不少产品实验效果相当好。今年以色列特拉维夫大学开发成功的甲醇燃料电池连接到手机,用10毫升的甲醇实现了642小时的待机时间,它意味着用户将可以一个多月不用充电。其效果与现有的锂电池相比可想而知。如果按照这样的效率,未来的笔记本电脑完全可以数天不关机也不必担心电池不够用。更令人兴奋的是,这所大学研制的电解质膜(燃料电池的一种重要材料)成本仅为常用的杜邦公司的电解质膜成本的1/195——由后者的780美元/平方米降到了4美元/平方米。 

卡西欧公司也宣称,其开发的燃料电池与目前使用的锂离子充电电池相比,重量可以减为原产品的一半,而电池的工作时间却可提高4倍左右。燃料使用高能量的酒精时,性能可达到原产品的6~8倍。 

目前,燃料电池实现成熟应用还有一些细节问题需要解决,但它带来性能的大幅度提升和成本的下降必将成为下一代产品中的宠儿。而其他一些电池技术的应用尚有一些距离。也许2年或更短的时间后,我们会像百年前人们丢掉蜡烛一样,把锂电池也放进历史的记忆中。 


有人努力地进行技术开发以期通过提高电池的性能、降低其成本来满足用户的要求,也有人则寻求另一条路,索性抛弃了这种电池带来的功能,并试图用以此带来的成本降低打动一部分用户。这样,面对不理想的电池现状,人们走向了两条截然不同的路。 
徘徊后的回避 

移动PC的出现是人们对笔记本电脑电池高昂代价的一种回避,尽管移动PC厂商尽力地回避“没有电池的笔记本电脑就是移动PC”的观点,但不可否认移动PC与笔记本电脑的最大区别正在于笔记本电脑是有源设备,而移动PC是无源设备。而其他的差别几乎都是微不足道的——台式CPU在笔记本电脑中也并不鲜见。 

尽管笔记本电脑的电池伴随着笔记本电脑的发展经历了将近20年时间,但它的效果却仍不足以让大多数人满意:它的可使用时间、寿命、成本及环保都仍不尽如人意。没有人不希望能随时随地地使用电脑,但为了获得这种功能而付出代价的多少将决定用户是否选择拥有这一功能,这正是移动PC的生存逻辑。 

曾经有一位同事买了一台二手的笔记本电脑,那块占据了大部分重量的电池几乎已经没有任何作用,而且,这位同事使用电脑的绝大多数地点只有两个:家里和办公室。于是,他索性抽掉了那块成了装饰品的电池,结果,那台笔记本电脑像一个被动了手术却没有缝合的病人一样,留下了一个黑洞洞的缺口。但是,他每天上下班的负担减轻了不少。这时,我们很难说这台电脑到底该叫笔记本电脑还是移动PC,或者应该是除此之外的第三者。 

这个例子说明了笔记本电脑的几个现实问题:其一,电池往往是笔记本电脑中最先老化、失效的部件;其二,对有些用户而言没有笔记本电脑电池的确是可以忍受的。这种现状导致了用户徘徊于电池的选择与抛弃之间。有些人对电池的要求不太高,他将会先择后者;有些人对电池却必不可少,所以他选择了前者。但是,一但用户选择电池的机会成本趋向于零时,所有的人都会选择前者。 

实际上,这正是移动PC将会失败的原因。移动PC的初衷之一在于放弃电池,从而降低因选择它而带来的高成本。这一初衷在逻辑上是成立的,笔记本电脑的电池成本一般占到了整体成本的10%以上。也就是说,电池的高成本使一些用户愿意回避这种“奢侈”的功能。但是,事实的情况并非如此,笔记本电脑的快速降价迅速地淹没了移动PC的成本公式,短暂的风光之后,移动PC与笔记本电脑的价格几乎站在了同一水平线上。于是,在用户看来,他们选择电池功能的机会成本降到了零。这样,移动PC失败的命运也将不可避免。 

但是,不管移动PC的命运如何,笔记本电脑电池的性能和成本壁垒已经使用户和产业界产生了两种结果:一种是努力越过壁垒,用新的技术手段来提升性能并降低成本;另一种是退回去,当然不是退回到台式机的位置,而是台式机与笔记本电脑之间的某个位置。从长远来看,前者是历史的必然,根据目前笔记本电脑用电池的发展状况,预计3年时间内性能和价格的壁垒将会大幅度降低,使其机会成本降到所有用户理所当然地选择这一功能的地步。这种状况下,像移动PC这样的产品根本不会有生存的余地。而燃料电池将是解决这一问题最可能的一种技术方向。 

机会成本:功能分化的原则 

从笔记本电脑的电池选择上,我们可以清楚地看到用户在选择产品的某项功能及这种产品在这一功能分化上的关系。假设某一产品P拥有N项功能,如果这N项功能之间不存在互斥性和相关性,那么,我们就可以对这些功能进行单独的分析,了解不同功能组合可能获得的新产品和这种新组合下的市场机会。 

这种产品功能分析方法与数学中分析由N个变量构成的函数一样简单。当然,如果这些变量之间不是相互独立的,那就得首先搞清楚相互之间的关系。假设一个有N个变量的函数中有两个变量是相关的(如变量X=0时=>变量Y≠0;而变量X≠0=>变量Y=0),则这个函数将可以降为N-1个变量的函数。 

类似地,任何一个产品都可以构造这样一个分析函数。在电脑产品中,像上例括号内所列的功能相关性普遍存在,如电脑的文字编辑功能、多媒体功能、图形图像处理功能等都具有很强的相关性。当电脑具备基本处理功能时,文字编辑功能、图形图像处理功能等同时具备,而多媒体功能则可能要增加多媒体输入输出硬件。 

当我们把产品能完成的功能分解成N个独立的功能时,我们将得到函数:P=F(X1,X2…Xn)。这里的P是最终产品的总成本。对最简单的单一功能产品来说,这个函数将简化为:一次函数P=F(X),如果X只取0(无)和1(有)两种状态,它将是一个两值函数。其结果将描述为:当用户拥有这一功能时的成本和用户不拥有这一功能时的成本,两个函数值的差是用户拥有这一功能的机会成本。在一些多功能产品中,这一函数变成了N次函数。其中任何一个变量(功能)的变化都将导致P的数值变化。由于这些变量不存在相关性,因此,我们可以将这个N次函数中的N-1个变量固定,这时,这个函数变成一个一次函数。这样,我们将可以精确地分析某一个变量Xn(产品功能)对函数P(总成本)的影响,由于,P和Xn分别代表了产品的总成本及第n项功能,因此,我们实际将得出用户拥有这一功能的机会成本。 

在某些产品中,功能的强弱分析使X是个连续变量,分析起来会相当复杂。而更多的时候,我们可以通过对变量取0和1的离散值来简化分析,并用这两个数分别代表有这种功能和无这种功能。 

就笔记本电脑而言,它的功能(变量)当然是越强大越好,但事实上用户在购买时并不是配置越高越全就越好。因为用户也在衡量获得这种强大功能的机会成本,当机会成本难以接受时,他们将选择放弃或降低对功能的要求。由于不同的人对机会成本的估算和承受力都不一样,因此,不同的产品自然就产生不同的用户群。功能对机会成本的影响决定了调整功能的变化将带来怎样的用户群和市场机会。同时,不同的功能状况组合也将自然地派生出适合不同用户群的产品系列,但事实上,即使像计算机这样具有成熟的市场理论的行业内,科学完整的产品派生并不多见,更多的是跟着感觉走的产品模糊定位和分析。对机会成本的分析,同时也将引发采用心理暗示方法更好地设计用户群调查的可操作性,从而避免直接地、生硬的调查问卷带来被访者的不确切答案,及最终导致的产品决策失误。
 
 



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