化學(xué)原理

移動(dòng)設(shè)備中運(yùn)用的電池是化學(xué)工程的創(chuàng)作：將大量的電量存儲(chǔ)在一個(gè)小小的方塊中，就能夠讓移動(dòng)設(shè)備繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)好幾個(gè)小時(shí)。它是怎么樣工作的？如何才能發(fā)揮它的最大效用？

現(xiàn)代移動(dòng)設(shè)備大都都運(yùn)用鋰離子電池，首要包含兩個(gè)部分：一對(duì)電極和存在于它們之間的電解液。電極的資料有許多種，可所以鋰，也可所以石墨，乃至可所以納米線，但無(wú)一破例都要依靠鋰這種化學(xué)成分。這是一種活性金屬，因而容易與其他元素合成。純鋰的活性極高，乃至?xí)诳諝庵凶匀?，所以大都電池都運(yùn)用愈加安全的鈷酸鋰。

兩個(gè)電極之間是電解液，通常是一種液態(tài)有機(jī)溶劑，使得電子能夠在其中活動(dòng)。當(dāng)鋰離子電池充電時(shí)，鈷酸鋰分子能夠抓獲電子，然后在電池運(yùn)用進(jìn)程中開(kāi)釋電子，然后支撐手機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

鋰離子電池是最常見(jiàn)的一種電池，因?yàn)樗軌蛟谧钚〉目臻g內(nèi)存儲(chǔ)最多的電量。這需求經(jīng)過(guò)能量密度來(lái)衡量，也就是每千克電池所能存儲(chǔ)的電量，以瓦時(shí)(wh)為單位。鋰離子電池的能量密度一般在150至250瓦時(shí)/千克之間，而鎳氫電池僅為100瓦時(shí)/千克。換句話說(shuō)，鋰離子電池比其他類(lèi)型的電池更小、更輕，因而能夠壓縮設(shè)備的體積，但依然能夠保持較長(zhǎng)的電池續(xù)航時(shí)刻。

上述化學(xué)進(jìn)程能夠歸納如下：設(shè)備中的電池能夠存儲(chǔ)電量，之后，內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)便會(huì)以任何可能的方法開(kāi)釋電量。但這相同會(huì)呈現(xiàn)問(wèn)題，例如，最新的波音787夢(mèng)想客機(jī)的電池就會(huì)在飛機(jī)?？繒r(shí)呈現(xiàn)著火毛病。

這是鋰離子電池的缺陷之一：假使電池放電過(guò)度，內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)便會(huì)分解，生成過(guò)量的氧化鋰，然后燃燒，并生成更多的氧化鋰，如此反復(fù)。化學(xué)家稱(chēng)之為熱失控，普通人看到的是著火，這也是波音787被美國(guó)特種辦理局(FAA)禁飛的原因。因?yàn)殡姵乇淮唐坪笠矔?huì)發(fā)生相同的情況，因而美國(guó)運(yùn)送安全辦理局(TSA)建議飛機(jī)乘客將電池當(dāng)心放置于隨身行李中，而不要托運(yùn)。

電池容量

電池容量的單位是毫安時(shí)(mAh)，代表的是一塊電池所能供給的整體電量。例如，假使一塊電池容量為1000毫安時(shí)，便能夠在1小時(shí)內(nèi)繼續(xù)供給1000毫安的電流。假如你的設(shè)備電流為500毫安，那么這塊電池的運(yùn)用時(shí)刻大約為2小時(shí)。

不過(guò)，一款設(shè)備的電池續(xù)航時(shí)刻要愈加雜亂一些，因?yàn)樘囟ㄔO(shè)備的具體耗電量取決于它所履行的使命。假使這款設(shè)備的屏幕點(diǎn)亮、無(wú)線傳輸功用開(kāi)啟、處理器全速運(yùn)轉(zhuǎn)，便會(huì)比屏幕關(guān)閉、無(wú)線傳輸功用關(guān)閉、處理器閑置時(shí)耗費(fèi)更多的電量。

正因如此，消費(fèi)者應(yīng)當(dāng)愈加慎重地對(duì)待廠商聲稱(chēng)的電池續(xù)航時(shí)刻他們可能會(huì)經(jīng)過(guò)調(diào)低屏幕亮度，或是關(guān)閉部分組件的方法來(lái)延伸續(xù)航時(shí)刻。假如你感到好奇，能夠運(yùn)用一些專(zhuān)門(mén)的應(yīng)用來(lái)監(jiān)測(cè)移動(dòng)設(shè)備的耗電量和電池狀態(tài)，Android中的BatteryMonitorWidget和iOS中的BaterryLifePro都能夠完成。

控制電流

因?yàn)橛锌赡苤穑杂斜匾獙?duì)鋰離子電池進(jìn)行嚴(yán)密控制。電池廠商經(jīng)過(guò)充電控制器來(lái)辦理電流，然后完成這一意圖。事實(shí)上，每一塊電池都內(nèi)置有一臺(tái)小型電腦來(lái)防止其過(guò)度放電。這個(gè)組件還能夠控制充電期間進(jìn)入到電池中的電流，在行將充溢時(shí)放緩電流，防止過(guò)度充電。

為了展現(xiàn)這一進(jìn)程，咱們對(duì)三星GalaxyNote手機(jī)進(jìn)行了充電，并測(cè)量了整個(gè)進(jìn)程中的電流，而且與對(duì)應(yīng)的電量比例進(jìn)行了比較。從上圖能夠看出，充電初期的電流最高，之后逐漸下降。終究一部分電量的充電時(shí)刻很長(zhǎng)，原因是控制器在放緩電流，防止電池過(guò)沖。

未來(lái)發(fā)展

電池技能一直在進(jìn)步，全球各地的許多實(shí)驗(yàn)室都在研討新的電池技能，以便替代鋰離子電池，或是開(kāi)發(fā)更高檔的鋰離子電池技能。

在這些新技能中，許多都用到了超級(jí)電容，然后在瞬間存儲(chǔ)電量，然后瞬間開(kāi)釋?zhuān)猛绢?lèi)似于閃光燈。因?yàn)閹缀醪簧婕盎瘜W(xué)反應(yīng)，超級(jí)電容能夠大幅加快充電時(shí)刻，但現(xiàn)在的超級(jí)電容只能在一會(huì)兒開(kāi)釋電量，不符合大都移動(dòng)設(shè)備的要求。

能夠運(yùn)用氫元素發(fā)電的燃料動(dòng)力電池也將很快誕生。本年一月的拉斯維加斯世界消費(fèi)電子展(CES)上展現(xiàn)的Nectar燃料動(dòng)力電池系統(tǒng)能夠運(yùn)用10美元的燃料桶來(lái)支撐手機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)兩個(gè)星期。但是，燃料動(dòng)力電池的體積還不行小，無(wú)法安裝在手機(jī)中Nectar系統(tǒng)只能為手機(jī)內(nèi)置的鋰離子電池充電，但卻無(wú)法替代鋰離子電池。