SAY討論區

標題: 手機電池技術詳解：鋰電池為何會著火？ [打印本頁]

作者: POKwan 時間: 2013-3-27 13:24:03 標題: 手機電池技術詳解：鋰電池為何會著火？

新浪科技編譯了美國IT網站PCWorld的文章，其詳細闡述了移動設備所使用的鋰電池的原理、缺陷以及未來發展趨勢。
化學原理
移動設備中使用的電池是化學工程的傑作：將大量的電量存儲在一個小小的方塊中，就可以讓移動設備持續運行好幾個小時。它是怎麼工作的？如何才能發揮它的最大效用？
現代移動設備多數都使用鋰電池，主要包含兩個部分：一對電極和存在於它們之間的電解液。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，但無一例外都要依賴鋰這種化學成分。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。當鋰電池充電時，鈷酸鋰分子可以俘獲電子，然後在電池使用過程中釋放電子，從而支持手機的運行。
鋰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衡量，也就是每千克電池所能存儲的電量，以瓦時(wh)為單位。鋰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，但依然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，之後，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。
這是鋰電池的缺陷之一：倘若電池放電過度，內部的化學物質便會分解，生成過量的氧化鋰，從而燃燒，並生成更多的氧化鋰，如此反復。化學家稱之為“熱失控”，普通人看到的是著火，這也是波音787被美國航空管理局(FAA)禁飛的原因。由於電池被刺破後也會發生同樣的情況，因此美國運輸安全管理局(TSA)建議飛機乘客將電池小心放置於隨身行李中，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，倘若一塊電池容量為1000毫安時，便可以在1小時內持續供應1000毫安的電流。如果你的設備電流為500毫安，那麼這塊電池的使用時間大約為2小時。
不過，一款設備的電池續航時間要更加復雜一些，因為特定設備的具體耗電量取決於它所執行的任務。倘若這款設備的屏幕點亮、無線傳輸功能開啟、處理器全速運行，便會比屏幕關閉、無線傳輸功能關閉、處理器閑置時消耗更多的電量。
正因如此，消費者應當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，或是關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應用來監測移動設備的耗電量和電池狀態，Android中的Battery Monitor Widget和iOS中的Baterry Life Pro都可以實現。
控制電流
由於有可能著火，所以必須對鋰電池進行嚴密控制。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防止其過度放電。這個組件還可以控制充電期間進入到電池中的電流，在即將充滿時放緩電流，避免過度充電。

手機充電時，最後一部分電量需要花費更長時間才能充滿
為了展示這一過程，我們對三星Galaxy Note手機進行了充電，並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，之後逐漸降低。最後一部分電量的充電時間很長，原因是控制器在放緩電流，避免電池過沖。
未來發展
電池技術一直在進步，全球各地的很多實驗室都在研究新的電池技術，以便取代鋰電池，或是開發更高級的鋰電池技術。
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，然後瞬間釋放，效果類似於閃光燈。由於幾乎不涉及化學反應，超級電容可以大幅加快充電時間，但目前的超級電容隻能在一瞬間釋放電量，不符合多數移動設備的要求。

Nectar燃料電池
能夠利用氫元素發電的燃料電池也將很快誕生。今年1月的拉斯維加斯國際消費電子展(CES)上展示的Nectar燃料電池系統可以使用10美元的燃料桶來支持手機運行兩個星期。然而，燃料電池的體積還不夠小，無法安裝在手機中——Nectar系統隻能為手機內置的鋰電池充電，但卻無法取代鋰電池。
硫磺最終也有可能用到鋰電池中。美國斯坦福大學的科學家最近就開發了一種電池技術，可以利用納米技術將硫磺加入到現有的化學成分中，最高能將鋰電池的能量密度提升5倍，而且還能延長使用壽命。不過，這種技術無法在幾年內投入市場。

目前，大多數手機都采用了鋰電池，以前則是鎳鎘電池

附件: [lluepvzhspl11.gif] lluepvzhspl11.gif (2013-3-27 13:24:03, 0 Bytes) / 下載次數 0
http://say.go2tutor.com/forum.php?mod=attachment&aid=Mjk1NTk0fDU4ZTU1MjRjfDE3ODIwOTQ3NTZ8MHww

附件: [s00xsco54pt11.png] s00xsco54pt11.png (2013-3-27 13:24:03, 0 Bytes) / 下載次數 0
http://say.go2tutor.com/forum.php?mod=attachment&aid=Mjk1NTk1fGRjYzJhNjhkfDE3ODIwOTQ3NTZ8MHww

附件: [fx2tnru1otx12.jpg] fx2tnru1otx12.jpg (2013-3-27 13:24:03, 0 Bytes) / 下載次數 0
http://say.go2tutor.com/forum.php?mod=attachment&aid=Mjk1NTk2fDAwMDI5YTRhfDE3ODIwOTQ3NTZ8MHww

作者: kinh9999 時間: 2013-3-27 16:01:03

一個子沒看懂

作者: svcscgba 時間: 2013-3-27 16:01:03

樓主分享的好東西，我幫你宣傳

作者: 北極蝦 時間: 2013-3-27 16:05:52

好貼壞貼，一眼就看出去

作者: fifidodo3 時間: 2013-3-27 16:07:29

支持一下

作者: 我不是傻鴨 時間: 2013-3-27 16:12:25

不錯，感謝樓主

作者: bobodragon2001 時間: 2013-3-27 16:16:49

我不是隨便的人。我隨便起來不是人

作者: 十兵衛 時間: 2013-3-27 16:17:30

我回不回呢考慮再三還是不回了吧 ^_^

作者: tissss 時間: 2013-3-27 16:18:59

搶座位來了

作者: hillmen 時間: 2013-3-27 16:22:54

我毫不猶豫地把樓主的這個帖子收藏了

作者: 底褲超人 時間: 2013-3-27 16:57:51

我等你喲

作者: 段皇爺 時間: 2013-3-27 17:45:08

好人一個

作者: alvinsiusiu 時間: 2013-3-28 03:47:43

幫你頂，人還是厚道點好

作者: 世界沒日 時間: 2013-3-28 04:53:17

樓主在那邊抄的呢

作者: 津村浩介 時間: 2013-3-28 06:15:49

知道了不錯~~~

作者: andykom28 時間: 2013-3-28 07:10:15

不錯啊! 一個字牛啊!

作者: tomato_alex 時間: 2013-3-28 08:40:40

不管你信不信，反正我信

作者: [email protected] 時間: 2013-3-29 06:55:57

暈不信啊

作者: kinh9999 時間: 2013-3-29 08:26:44

樓主在那邊抄的呢

作者: hillmen 時間: 2013-3-30 23:34:54

我好想升級

作者: 鬼谷先生 時間: 2013-3-31 07:14:58

我的媽呀，愛死你了

作者: cb_reptile 時間: 2013-4-1 08:04:43

一頭霧水…

歡迎光臨 SAY討論區 (http://say.go2tutor.com/)