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手机电池技术详解锂电池为什么会着火

发布时间:2020-03-23 12:36:01 阅读: 来源:热风炉厂家

美国IT网站PCWorld今天撰文,详细论述了移动装备所使用的锂电池的原理、缺点和未来发展趋势。以下为文章全文:移动装备中使用的电池是化学工程的杰作:将大量的电量存储在一个小小的方块中,就可以让移动装备延续运行好几个小时。它是怎样工作的?如何才能发挥它的最大功效?

目前,大多数手机都采取了锂电池,之前则是镍镉电池

化学原理

移动装备中使用的电池是化学工程的杰作:将大量的电量存储在一个小小的方块中,就可以让移动装备延续运行好几个小时。它是怎样工作的?如何才能发挥它的最大功效?

现代移动装备多数都使用锂电池,主要包括两个部份:一对电极和存在于它们之间的电解液。电极的材料有很多种,可以是锂,也可以是石墨,乃至可以是纳米线,但无一例外都要依赖锂这类化学成分。这是一种活性金属,因此容易与其他元素合成。纯锂的活性极高,乃至会在空气中自燃,所以多数电池都使用更加安全的钴酸锂。

两个电极之间是电解液,通常是一种液态有机溶剂,使得电子可以在其中活动。当锂电池充电时,钴酸锂份子可以俘获电子,然后在电池使用进程中释放电子,从而支持手机的运行。

锂电池是最常见的一种电池,由于它可以在最小的空间内存储最多的电量。这需要通过能量密度来衡量,也就是每公斤电池所能存储的电量,以瓦时(wh)为单位。锂电池的能量密度一般在150至250瓦时/公斤之间,而镍氢电池仅为100瓦时/公斤。换句话说,锂电池比其他类型的电池更小、更轻,因此能够紧缩装备的体积,但仍然可以保持较长的电池续航时间。

上述化学进程可以归纳以下:装备中的电池可以存储电量,以后,内部的化学物质便会以任何可能的方式释放电量。但这一样会出现问题,例如,最新的波音787梦想客机的电池就会在飞机停靠时出现着火故障。

这是锂电池的缺点之一:倘若电池放电过度,内部的化学物质便会分解,生成过量的氧化锂,从而燃烧,并生成更多的氧化锂,如此反复。化学家称之为“热失控”,普通人看到的是着火,这也是波音787被美国航空管理局(FAA)禁飞的缘由。由于电池被刺破后也会产生一样的情况,因此美国运输安全管理局(TSA)建议飞机乘客将电池当心放置于随身行李中,而不要托运。

电池容量

电池容量的单位是毫安时(mAh),代表的是一块电池所能提供的整体电量。例如,倘若一块电池容量为1000毫安时,便可以在1小时内延续供应1000毫安的电流。如果你的装备电流为500毫安,那末这块电池的使用时间大约为2小时。

不过,一款装备的电池续航时间要更加复杂一些,由于特定装备的具体耗电量取决于它所履行的任务。倘若这款装备的屏幕点亮、无线传输功能开启、处理器全速运行,便会比屏幕关闭、无线传输功能关闭、处理器闲置时消耗更多的电量。

正因如此,消费者应当更加谨慎地对待厂商宣称的电池续航时间——他们可能会通过调低屏幕亮度,或是关闭部份组件的方式来延长续航时间。如果你感到好奇,可以使用一些专门的应用来监测移动装备的耗电量和电池状态,Android中的Battery Monitor Widget和iOS中的Baterry Life Pro都可以实现。

控制电流

由于有可能着火,所以必须对锂电池进行周密控制。电池厂商通过充电控制器来管理电流,从而实现这1目的。事实上,每一块电池都内置有一台小型电脑来避免其过度放电。这个组件还可以控制充电期间进入到电池中的电流,在行将充满时放缓电流,避免过度充电。

手机充电时,最后一部分电量需要花费更长时间才能充满

为了展现这1进程,我们对三星Galaxy Note手机进行了充电,并丈量了整个过程中的电流,而且与对应的电量比例进行了比较。从上图可以看出,充电早期的电流最高,以后逐步下降。最后一部分电量的充电时间很长,缘由是控制器在放缓电流,避免电池过冲。

未来发展

电池技术一直在进步,全球各地的很多实验室都在研究新的电池技术,以便取代锂电池,或是开发更高级的锂电池技术。

在这些新技术中,很多都用到了超级电容,从而在瞬间存储电量,然后瞬间释放,效果类似于闪光灯。由于几乎不触及化学反应,超级电容可以大幅加快充电时间,但目前的超级电容只能在一瞬间释放电量,不符合多数移动装备的要求。

Nectar燃料电池

能够利用氢元素发电的燃料电池也将很快诞生。今年1月的拉斯维加斯国际消费电子展(CES)上展现的Nectar燃料电池系统可以使用10美元的燃料桶来支持手机运行两个星期。但是,燃料电池的体积还不够小,没法安装在手机中——Nectar系统只能为手机内置的锂电池充电,但却没法取代锂电池。

硫磺终究也有可能用到锂电池中。美国斯坦福大学的科学家最近就开发了一种电池技术,可以利用纳米技术将硫磺加入到现有的化学成分中,最高能将锂电池的能量密度提升5倍,而且还能延长使用寿命。不过,这类技术没法在几年内投入市场。(鼎宏)

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