锂电池的局限性是什么?如何解决锂电池的续航能力问题?

2020-03-16      2346 次浏览

锂电池一直是智能机进一步发展的阻碍。从最先开始的三星Note7爆炸,到最近的Fitbit手环爆炸,都说明了锂电池的局限性。虽然科学家研究了很多可以替换锂电池的新技术,但因为各种各样的原因没有大规模商用,让人遗憾。


当然,爆炸的锂电池还在少数,但锂电池困扰人们的最大问题是它的续航能力。新手机买回来使用一段时间后,就会发现电池的续航能力较之前下降不少,针对这一现象,科学家们不断研究后,终于搞懂了这个问题,并找出了相应的解决方案。


美国一家报道称,美国能源部的科学家们研究发现,锂电池的工作原理,是通过锂离子在阴阳两极的电解液中穿行而产生为设备供能的电流。至于为什么会出现续航能力下降的现象,那是因为组成电池电极的材料经常会破裂分解,使得某些金属离子(这里特指锰元素)可以自由浮动并跑到相反的电极那,然后困陷住锂离子。


当锰离子被从电池的阴极(蓝色区域)剥离时,就会与电池阳极(金色区域)附近的电解液发生反应,并捕获锂离子(上图绿黄色)。在继续使用锂电池的情况下,越来越多的锂离子被锁住,不能投入正常工作,电池的容量也因此而逐渐降低,最终导致无法继续提供理想的续航时间。


至于锂电池为什么会爆炸,这个和锂电池的电极有关。锂离子电池有一个正极材料和一个负极材料,在这里正极材料是通常是锂钴氧,而负极材料则有很多种,最常见的石墨(碳)。充电时锂钴氧中的锂离子会游过中间的电解质,附着在负极上,而放电时则是相反,从负极的碳游回锂钴氧这一侧。确实,边玩边冲,电池充电升温加上手机运行的温度会让它变得十分烫手,当然会增加手机自燃的风险。这也是为什么不提倡充电时玩高耗能游戏的初衷。


但是,百炼成精的手机已经拥有的过热保护机制,具体措施就是限制性能。这也是为什么手机过热时会出现卡顿、黑屏等情况。如果温度继续上升超过设定极限值,便会自动关机。


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