鋰聚合物電池可說是無所不在，它們出現(xiàn)在手機、平板電腦、筆記型電腦，以及混合動力/電動車輛中；我們很少會想到它們，除非討論到一些消費性電子裝置電池壽命似乎不夠長的問題，例如智慧手表。

　　現(xiàn)在的智慧手表就像某些筆記型電腦，電池續(xù)航力甚至不到一天，這讓我想到電池的問題，以及智慧手表、手機與平板電腦之間的電池是否有共通性？這也激發(fā)了我們的好奇心：是否能以單一變量來估算電池的制造成本(即物料清單成本BoM)？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。

　　下圖一是智慧型手機常見的袋裝型(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、內含控制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。

圖一　iPhone 6 Plus的鋰離子電池

圖二　iPhone 6 Plus的鋰離子電池控制電路

　　我們的第一個問題是：這款電池特別嗎？為了尋找答案，我們檢驗了過去這一年在實驗室拆解過的數款智慧型手機、平板裝置電池能量密度(Wh/g)；而下圖三顯示，許多手機/智慧型手機電池的重量不到25公克，而平板裝置電池則多于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(xiàn)并沒有非常顯眼，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。下面的圖四就是我們開始拆解iPhone 6 Plus的鋰電池，將電池外面的鋁箔剝開，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后，就露出了在外面的鋁制陰極集電層(aluminum cathode collector)，如圖五。

圖四　將iPhone 6 Plus電池外殼切開

圖五　鋁制陰極集電層

　　下圖六是iPhone 6 Plus鋰電池的剖面圖，顯示其層狀結構。該電池內含11個陰極(cathode)，以及10個鋁制陽極(anode)，集電層是并聯(lián)的。陽極與陰極的電極，都各自以活性層涂布，然后一個個往上堆疊；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。

圖六　iPhone 6 Plus 鋰電池的剖面圖

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。

圖八　顯微鏡下的iPhone 6 Plus電池斷面

　　LiCoO2是一種成熟的電池技術，常見于行動裝置電池，包括手機、平板裝置與筆記型電腦，而這也解釋了前面圖三所顯示的、各種裝置非常類似的能量密度原因。下表則顯示了一些其他陰極材料，最下面的三種是電動車電池的陰極材料，使用氧化鋰錳(lithium manganese oxide ，LMO)以及氧化鋰鎳錳(lithium nickel manganese oxide，NMC)。

常見的鋰離子電池陰極材料與應用

　　石墨陽極與氧化鈷陰極擁有晶格狀結構，鋰離子在其中能可逆轉地插入(夾入)原子層之間的空隙；圖九是電池陰極氧化鈷層的顯微鏡影像，陽極的石墨層結構則顯示于圖十。

圖九　顯微鏡下的氧化鈷陰極層

圖十　顯微鏡下的陽極石墨層

　　要估算出手機鋰電池的物料清單成本并不是件那么容易的事情，先前有一些與電動車電池成本相關的研究，但是關于更小型的電池成本估算則付之闕如，有一篇2015年才出爐的報告指出一顆完整(電動車)鋰電池的成本基準約為每瓦小時(Wh) 0.5美元。

　　我們經常拆解分析智慧手表、智慧型手機或是平板、筆記型電腦等裝置，并以加總零組件的方式來推算物料清單成本，那些報告通常包括電子元件與人力成本、利潤；因此我們藉由減去那些利潤，來估算電池制造的成本。

　　如圖十一所顯示，紅色的點狀顯示電池的物料清單成本約為每瓦小時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元件；每瓦小時0.37美元比前面的電動車鋰電池成本略低，但因為手機電池與車用電池采用的技術畢竟不太一樣，這并不令人驚訝，而且手機電池相對是比車用電池更成熟的技術。

圖十一　行動裝置鋰電池成本估算

　　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，因為考量這些產品應該是制造商與零售商利潤最??；鋰電池零售價約是我們估計的物料清單成本兩倍，這個結果似乎很合理。

　　所以回到我們最前面的問題，物料清單成本能使用最簡單的代理變量(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(tài)，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。