電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
新浪科技編譯了美國IT網站PCWorld的文章，其具體闡述了移動設備所使用的鋰離子電池的原理、缺陷以及將來發展趨勢。
化學原理
移動設備中使用的電池是化學工程的杰作：將大量的電量存儲在一個小小的方塊中，就可以讓移動設備繼續運行好幾個小時。它是怎么工作的？要怎么樣才能發揮它的最大效用？
現代移動設備多數都使用鋰離子電池，主要蘊含兩個部分：一對電極和存在于它們之間的電解液。電極的材料有很多種，可以是鋰，也可以是石墨，甚至可以是納米線，但無一例外都要依靠鋰這種化學成分。這是一種活性金屬，因此容易與其他元素合成。純鋰的活性極高，甚至會在空氣中自燃，所以多數電池都使用更加安全的鈷酸鋰。
兩個電極之間是電解液，通常是一種液態有機溶劑，使得電子可以在其中流動。當鋰離子電池充電時，鈷酸鋰分子可以俘獲電子，然后在電池使用過程中釋放電子，從而支持手機的運行。
鋰離子電池是最常見的一種電池，因為它可以在最小的空間內存儲最多的電量。這需要通過能量密度來掂量，也就是每千克電池所能存儲的電量，以瓦時(wh)為單位。鋰離子電池的能量密度一般在150至250瓦時/千克之間，而鎳氫電池僅為100瓦時/千克。換句話說，鋰離子電池比其他類型的電池更小、更輕，因此能夠壓縮設備的體積，但仍舊可以保持較長的電池續航時間。
上述化學過程可以歸納如下：設備中的電池可以存儲電量，之后，內部的化學物質便會以任何可能的方式釋放電量。但這同樣會出現問題，例如，最新的波音787夢想客機的電池就會在飛機停靠時出現著火故障。
這是鋰離子電池的缺陷之一：假若電池放電過度，內部的化學物質便會分析，生成過量的氧化鋰，從而燃燒，并生成更多的氧化鋰，如此反復。化學家稱之為熱失控，一般人看到的是著火，這也是波音787被美國航空管理局(FAA)禁飛的原由。由于電池被刺破后也會發生同樣的情況，因此美國運輸安全管理局(TSA)提議飛機乘客將電池小心放置于隨身行李中，而不要托運。
電池容量
電池容量的單位是毫安時(mAh)，代表的是一塊電池所能提供的整體電量。例如，假若一塊電池容量為1000毫安時，便可以在1小時內繼續供應1000毫安的電流。如果你的設備電流為500毫安，那么這塊電池的使用時間約莫為2小時。
不過，一款設備的電池續航時間要更加復雜一些，因為特定設備的詳盡耗電量取決于它所執行的任務。假若這款設備的屏幕點亮、無線傳輸功能開啟、解決器全速運行，便會比屏幕封閉、無線傳輸功能封閉、解決器閑置時消耗更多的電量。
正因如此，消費者應該更加謹慎地對待廠商宣稱的電池續航時間他們可能會通過調低屏幕亮度，或是封閉部分組件的方式來延長續航時間。如果你感到好奇，可以使用一些專門的使用來監測移動設備的耗電量和電池狀態，Android中的BatteryMonitorWidget和iOS中的BaterryLifePro都可以實現。
控制電流
由于有可能著火，所以非得對鋰離子電池進行嚴密控制。電池廠商通過充電控制器來管理電流，從而實現這一目的。事實上，每一塊電池都內置有一臺小型電腦來戒備其過度放電。這個組件還可以控制充電期間進入到電池中的電流，在即將洋溢時放緩電流，避免過度充電。
手機電池技術詳解：鋰離子電池為甚么會著火？
手機充電時，最后一部分電量需要花費更長時間才能洋溢
為了展示這一過程，我們對三星GalaxyNote手機進行了充電，并測量了整個過程中的電流，而且與對應的電量比例進行了對比。從上圖可以看出，充電初期的電流最高，之后逐漸降低。最后一部分電量的充電時間很長，原由是控制器在放緩電流，避免電池過沖。
將來發展
電池技術一直在進步，全球各地的很多試驗室都在研究新的電池技術，以便取代鋰離子電池，或是開發更高級的鋰離子電池技術。
在這些新技術中，很多都用到了超級電容，從而在瞬間存儲電量，然后瞬間釋放，效果類似于閃光燈。由于幾乎不涉及化學反應，超級電容可以大幅加快充電時間，但目前的超級電容只能在一瞬間釋放電量，不符合多數移動設備的要求。
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