為什么現(xiàn)在的手機電池續(xù)航越來越差？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-23 17:17
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當你在玩游戲或看電影時，正在沉迷其中，突然手機沒電黑屏了，是否會感到極其苦惱？當你外出旅游，剛想掏出手機和風景來一張美美的自拍，屏幕卻出現(xiàn)出現(xiàn)這樣一行字“電量過低，拍照功能暫停”，這時你愉快的心情是否會大打折扣，甚至有種仰天長嘯的沖動：為何手機電池的續(xù)航性如此低？
據(jù)不完全統(tǒng)計，手機是如今人類接觸最多的身外物品之一。行走在大街上，看不到“低頭族”，因為我們也是邊低頭玩手機邊趕路。有心理學家指出，假如一個人脫離手機一天的話，他將會感到失落、孤獨，假如他的手機突然見沒電了，這個人便會變得暴躁，到處尋找電源進行充電。
里我們先不討論手機的危害，而是應該質疑一個問題：為什么在如今訊息瞬息萬變的社會中，科研人員不能將手機電池的容量增大，這樣便不會再出現(xiàn)突然間斷電如此掃興的事情了。
在回答這個問題之前，我們先來了解下電池的工作原理。其實這是一個很簡單的原理，主要是通過電池的正負兩極產(chǎn)生作用，進行發(fā)電，然后是的電離子在電解液中來回穿梭形成電流。因而目前大多手機電池都是鋰電池
據(jù)科學研究人員解釋稱，要想擴大電池的容量是一件非常簡單的事情，但是鋰電池的電流容量已經(jīng)處于一種瓶頸的狀態(tài)。若想增加電池容量，必須尋找到新的物質進行替代?？上壳盀橹?，科學家尚未尋找到合適的材料。最新研究揭示了鋰離子電池如何降解并為更持久的電池鋪平道路。
根據(jù)最新調查結果，鋰離子電池工作原理不是帶電粒子在電池內部以單一，均勻的方向流動，而是以隨機的運動模式來回移動。
這項突破性的研究來自斯坦福大學，麻省理工學院和巴斯大學的研究人員，他們發(fā)現(xiàn)我們對鋰離子電池的理解是不正確的。已知帶電粒子通過材料（電解質）在正電極和負電極之間流動，并且該運動產(chǎn)生電荷。然而，之前認為鋰是各向異性的，這意味著它在單一方向上流動，顆粒以單一、均勻的方式通過電池。然而，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，被稱為離子的顆粒實際上在電解質中來回循環(huán)和流動。這會在電池內部產(chǎn)生隨機密集的離子，從而產(chǎn)生大量熱量，損壞電池的使用壽命。
斯坦福大學助理教授William Chueh說：'我們使用了來自加速器的非常強大的X射線，我們正在使用這些X射線來觀察這些單獨的納米顆粒。該研究利用斯坦福大學SLAC國家加速器實驗室的設施，讓科學家團隊在納米尺度上研究電池的工作細節(jié)。他說：“有點像太空，我們考慮粒子在真空中的表現(xiàn)，但電池內部不是真空的，它充滿了液體。”該團隊相信他們將能夠通過改變運輸路徑來解決這個缺陷，并在未來開發(fā)出更耐用的電池。
鋰離子電池究竟是怎么工作的？
實際上，鋰離子電池通過將電子從電池的一端“移動到另一端”來存儲和釋放能量。我們可以利用來自那些移動電子的能量來為我們工作，比如為鉆機提供動力一樣。
電池的這兩個“端”稱為電極。 一個稱為陽極，另一個稱為陰極。通常，陽極由碳制成，陰極由稱為金屬氧化物的化合物制成，如氧化鈷。
最終的電池成分稱為電解質，它位于兩個電極之間。在鋰離子電池的情況下，電解質是含有鋰離子的鹽溶液。鋰電池也因此得名。將電池放入設備時，帶正電的鋰離子會被吸引并向陰極移動。一旦陰極被這些離子轟擊，陰極就會比陽極充電更多，這會吸引帶負電的電子。隨著電子開始向陰極移動，我們迫使它們穿過我們的器件并利用電子流向陰極的能量來產(chǎn)生電能。你可以把它想象成水輪，除了在這里不是水流動，而是電子流動。
鋰離子電池特別有用，因為它們是可充電的。當電池連接到充電器時，鋰離子以與以前相反的方向移動。當它們從陰極移動到陽極時，電池恢復供另一次使用。與其他電池相比，鋰離子電池每單位重量也可以產(chǎn)生更多的電力。這意味著鋰離子電池可以存儲與其他電池相同的功率，但可以在更輕更小的體積中實現(xiàn)。
具體我們是如何為電池充電的呢？
簡單來講，電池由三個部件組成：正電極，負電極和電解質。
當電池正在充電時，鋰離子從正電極中提取并通過晶體結構和電解質移動到負電極，在那里它們被存儲下來。此過程發(fā)生得越快，電池充電的速度就越快。制造電池的材料會嚴重限制該速率。石墨是負極的常用材料，因為它能很好地接受正離子并具有高能量密度。在尋找新的電極材料時，研究人員通常會嘗試使顆粒變小。然而，制造具有納米顆粒的實用電池是困難的，因為它與電解質產(chǎn)生許多棘手的化學反應，因此電池不會持續(xù)那么長，而且制造成本昂貴。
為什么電池進步這么困難？
在過去20年里，手機的供電材料幾乎被鋰離子電池統(tǒng)治著，但是相比屏幕，處理器等原件，電池的技術進步卻并不明顯。但當我們?yōu)榇硕乖甑臅r候，其實電池研發(fā)的科學家們或許比我們還焦躁，因為他們幾乎把元素周期表上所有元素所能組成的物質都進行了推演，力求找到新的正負極材料。
