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手機鋰離子電池續航能力不行的原因是什么?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年04月09日  

鋰離子電池一直是智能機進一步發展的阻礙。從最先開始的三星Note7爆炸,到最近的Fitbit手環爆炸,都說明了鋰離子電池的局限性。


當然,爆炸的鋰離子電池還在少數,但鋰離子電池困擾人們的最大問題是它的續航能力。新手機買回來使用一段時間后,就會發現電池的續航能力較之前下降不少,針對這一現象,科學家們不斷研究后,終于搞懂了這個問題,并找出了相應的解決方法。


美國一家報道稱,美國能源部的科學家們研究發現,鋰離子電池的工作原理,是通過鋰離子在陰陽兩極的電解液中穿行而出現為設備供能的電流。至于為何會出現續航能力下降的現象,那是因為組成電池電極的材料經常會破裂分解,使得某些金屬離子(這里特指錳元素)可以自由浮動并跑到相反的電極那,然后困陷住鋰離子。就像下面這張圖:


當錳離子(上圖灰色)被從電池的陰極(藍色區域)剝離時,就會與電池陽極(金色區域)附近的電解液發生反應,并捕獲鋰離子(上圖綠黃色)。在繼續使用鋰離子電池的情況下,越來越多的鋰離子被鎖住,不能投入正常工作,電池的容量也因此而逐漸降低,最終導致無法繼續供應理想的續航時間。


至于鋰離子電池為何會爆炸,這個和鋰離子電池的電極有關。鋰離子電池有一個正極材料和一個負極材料,在這里正極材料是通常是鋰鈷氧,而負極材料則有很多種,最常見的石墨(碳)。充電時鋰鈷氧中的鋰離子會游過中間的電解質,附著在負極上,而放電時則是相反,從負極的碳游回鋰鈷氧這一側。


在鋰離子電池中,帶有最大的危險的不是兩個電極,而是中間的有機電解質溶劑,以易燃的醚類最多。當電池因為任何原因短路時,電池內能量會在短時間以熱的形式釋放出來,點燃這些作為溶劑的醚類,引發爆炸。


不過這爆炸現象確實是少數,大多鋰離子電池都會在內部設置自我保護機制。比如說,每顆鋰離子電池都內建了一顆控制芯片,這顆控制芯片會監控電池的電壓和溫度,超出設定的范圍,芯片就會自動斷電。此外,每顆電池還會設計排氣孔,讓因高溫出現的氣體可以順利地排掉,不至于累積出現爆炸。


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