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手机电池技术详解:锂电池为何会着火

导读: 锂电池是最常见的一种电池,因为它可以在最小的空间内存储最多的电量。这需要通过能量密度来衡量,也就是每千克电池所能存储的电量,以瓦时(wh)为单位。锂电池比其他类型的电池更小、更轻,因此能够压缩设备的体积,但依然可以保持较长的电池续航时间。

  笔者编译了美国IT网站PCWorld的文章,其详细阐述了移动设备所使用的锂电池的原理、缺陷以及未来发展趋势。

  化学原理

  移动设备中使用的电池是化学工程的杰作:将大量的电量存储在一个小小的方块中,就可以让移动设备持续运行好几个小时。它是怎么工作的?如何才能发挥它的最大效用?

  现代移动设备多数都使用锂电池,主要包含两个部分:一对电极和存在于它们之间的电解液。电极的材料有很多种,可以是锂,也可以是石墨,甚至可以是纳米线,但无一例外都要依赖锂这种化学成分。这是一种活性金属,因此容易与其他元素合成。纯锂的活性极高,甚至会在空气中自燃,所以多数电池都使用更加安全的钴酸锂。

  两个电极之间是电解液,通常是一种液态有机溶剂,使得电子可以在其中流动。当锂电池充电时,钴酸锂分子可以俘获电子,然后在电池使用过程中释放电子,从而支持手机的运行。

  锂电池是最常见的一种电池,因为它可以在最小的空间内存储最多的电量。这需要通过能量密度来衡量,也就是每千克电池所能存储的电量,以瓦时(wh)为单位。锂电池的能量密度一般在150至250瓦时/千克之间,而镍氢电池仅为100瓦时/千克。换句话说,锂电池比其他类型的电池更小、更轻,因此能够压缩设备的体积,但依然可以保持较长的电池续航时间。

  上述化学过程可以归纳如下:设备中的电池可以存储电量,之后,内部的化学物质便会以任何可能的方式释放电量。但这同样会出现问题,例如,最新的波音787梦想客机的电池就会在飞机停靠时出现着火故障。

  这是锂电池的缺陷之一:倘若电池放电过度,内部的化学物质便会分解,生成过量的氧化锂,从而燃烧,并生成更多的氧化锂,如此反复。化学家称之为“热失控”,普通人看到的是着火,这也是波音787被美国航空管理局(FAA)禁飞的原因。由于电池被刺破后也会发生同样的情况,因此美国运输安全管理局(TSA)建议飞机乘客将电池小心放置于随身行李中,而不要托运。

  电池容量

  电池容量的单位是毫安时(mAh),代表的是一块电池所能提供的整体电量。例如,倘若一块电池容量为1000毫安时,便可以在1小时内持续供应1000毫安的电流。如果你的设备电流为500毫安,那么这块电池的使用时间大约为2小时。

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