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
隨著智能手機的興起，續航成為用戶頭疼的問題，從功能機時代的一周一沖，三天一沖，到如今的一天一充，甚至一天兩充。
有人認為手機廠商是故意不把電池的續航做靠譜，故意把電池續航做差來賣移動電源，是資本阻擾了電池技術的發展，事實果真如此嗎？我們來看一下。
一、為什么手機用鋰離子電池？
目前，我們用的絕大部分電池都來自于一個古老的模型——公元1800年的原電池。最近300年來，人們不斷尋找正極和負極材料，提升能量密度，無論是干電池、鎳鎘電池還是流行的鋰離子電池，都是材料的升級。原理和300多年前的電池基本類似。
其實，最早的大哥大手機用的是鎳氫電池，而非鋰離子電池。在1992年索尼發明了可充電的鋰電池之后，鋰離子電池才逐漸進入我們的電腦，手機，成為主流電池。
電池由正級，負級，電解液構成的，電解液種類比較少，一類是傳統的電解液，我們就叫鋰電池，不加其他名字，還有一類是有機聚合物當電解液，但是有機聚合物已經不是液體了，我們就叫鋰聚合物電池或者鋰離子聚合物電池。這是兩大類。
兩大類下，依據電池正級材料的不同(負級材料大多是石墨)，分為鈷酸鋰鋰離子(聚合物，后面就不加了，下同)電池、錳酸鋰鋰電池、三元材料鋰電池、磷酸鐵鋰鋰電池。
這里面，鈷酸鋰循環次數比較少，安全性比較差，但是容量比較好，相對便宜，用的最多，市面上絕大部分手機電池都是鈷酸鋰離子電池。
三元材料性能更好，除了峰值電流過載不行，其他指標都不錯，但是貴，用的少。
錳酸鋰安全性不錯，過載也不錯，但是容量不行，壽命不行，用的也少。
磷酸鐵鋰壽命最好，過載大，但是容量不行，價格也貴，除了電動車和航模基本沒有使用的。
就是說，我們目前的手機電池，已經是是用了容量比較好的材料了，除非再出現1992年索尼發明鋰電池這種沖破，否則就只能是緩慢提升。
二、有哪些影響了電池容量？
其實，電池能量密度問題是一個天生的問題，我們日常用到的能量，歸根結底是電子的轉移。我們燒煤、燒油，從化學的角度看，都是氧化還原反應，其中有電子轉移。
我們用電池，也是電子的轉移，而學過初中化學的都了解化合價的概念，一個原子，電子轉移數量是有限的。惟有在元素周期表的前兩行的輕原子才有可能成為好的能量載體。
而化學元素周期表前兩行元素惟有10個，氫氦鋰鈹硼，碳氮氧氟氖。其中氦與氖都是惰性氣體，氧與氟都是氧化劑，在氫，碳，硼，鈹，鋰中，目前我們用來做電池的惟有鋰。
本來鋰金屬是很危險的，是索尼發明鋰電池才讓鋰可以用于充電電池。
而電池里面不僅僅有鋰化合物，還需要有負極材料，需要有電解液。需要有外殼，結果就是鋰材料只含電池重量的2%左右，這點材料全部放出來，也沒有多少電量，更不用說，為了穩定，還有約莫50%的電量是不能放的。
最終，就是人類做了很多很多努力，搞出來各種新材料，包括近期的石墨烯，碳納米管，但是可以工業化加工出來的電池能量密度每年能提升10%就謝天謝地了。
三、不是故意扼殺
其實，關于電池材料進步的消息每年甚至每個月都有。但是要產業化需要一個過程，其實鋰電池從發明到產業化也不過幾年。真有靠譜的沖破，很快就會轉化。
所謂資本大鱷妨礙技術進步是不成立的，因為從鉛酸蓄電池，到鎳氫電池，從鎳氫電池到今天的鋰電池，都是很大的沖破，如果大鱷有能力扼殺進步，那么今天我們還在用鉛酸蓄電池。
對于蘋果這種集成商。他們并沒有能力決定上游產業鏈。三星、LG給他們什么樣的電芯，他們就能做什么樣的手機電池。其實，蘋果的續航在手機里面還算不錯的。
手機電池其實一直在進步，過去10年，手機電池的能量密度已經提升了一倍。過去碩大的電池惟有1200mah，而如今3000mah的電池也大不了多少。
只是現代智能手機因為高性能解決器、大屏幕的緣故，耗電遠高于功能手機，電池進步了，我們仍舊感覺電池不夠用。
此外，手機的輕薄化也限制了手機的續航。今朝有廠商開發出來了6000mah，續航出色的手機，厚度做到11.9mm，仍舊被認為過厚，而在功能機時代15mm的手機是常態。
你要求輕薄，要求大屏幕，要求高速解決器，還要求續航，電池表示“臣妾確實是做不到啊。”
所以，手機續航不足，是鋰離子電池原理限制，材料科學進步緩慢、智能手機耗電量增長過快的綜合結果，所謂陰謀論是想多了。
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