关于锂离子电ag真人app池 你所不知道的一些事儿

  关于锂离子电ag真人app池 你所不知道的一些事儿Goodenough老先生在陪跑了多年诺奖之后,终于在今年获得了诺贝尔化学奖(然而诺贝尔文学奖村上春树今年继续陪跑,心疼他一秒)。关于锂离子电池为什么可以得诺奖,可以看看诺贝尔化学奖评选的官方解读——他们研制出了世界上最强的电池(放心,已经贴心地翻译成中文了)。

  锂离子电池得诺奖确实是众望所归。锂离子电池现在已经深入到了生活中的方方面面,它让电子设备更加轻量、续航更加持久,比如你现在能用手机刷这篇文章就离不开锂离子电池。

  我们现在的生活已经离不开锂离子电池,大家对它的原理、历史之类的都比较熟悉了,那么小编今天就剑走偏锋,来给大家聊一聊锂离子电池少为人知的一面。

  可能有小可爱已经注意到了,小编说的一直都是“锂离子电池”,但平时大家可能有听到过锂电池、锂离子电池、锂聚合物电池等各种各样的名词,被这些名词搞的七荤八素的。小编下面就来给大家捋一捋。

  锂电池的概念其实很混乱,没有一个很统一的说法,姑且看一下国标(其实是推荐性国家标准)里面是怎么说的吧。《电工术语原电池和蓄电池》(GB/T 2900.41-2008)中把锂电池定义为“含非水电解质,负极为锂或含锂的电池”,可以是原电池也可以是蓄电池。这个范围就很宽泛了,只要负极含锂,电解质是非水的就行。平时更多的是把负极是金属锂的一次电池叫做锂电池,也叫锂原电池,是不能充电的,代表性的有锂-二氧化锰电池、锂-氟化碳电池、锂-亚硫酰氯电池。

  锂离子电池则是为了与锂电池相区别而发明出来的一个词语。前Sony高级执行副总裁兼首席技术官西美绪(Yoshio Nishi)解释说 [2],负极的锂碳化合物中的“锂”是以离子的形式存在的,而正极的LiCoO2是离子化合物,锂也是以离子形式存在的,电池中没有金属锂的存在,因此叫做“锂离子电池”,得了诺奖的就是它。显然,锂离子电池是可充电电池。

  满电态的负极,金色的是LiC6,锂并没有以金属单质的形式存在(将锂离子电池充好电后拆解,图中是在手套箱中操作,ag真人app千万别自己拆解充好电的锂离子电池,LiC6在空气中会自燃,也最好别自己更换手机电池,有可能操作不当把电池划破了,搞不好会起火爆炸)

  说到锂离子电池,还有个人也不得不提一下,那就是法国科学家米歇尔·阿曼德(Michel Armand),他在1972年提出了插层化合物和“摇椅电池(rocking chair batteries)” 的概念,正负极采用插层化合物,将锂离子在正负极之间的穿梭形象地比作摇椅的摇动。

  当你以后听到有人说锂电池得了诺奖,或者说手机上用的是锂电池的时候,就可以礼貌而不失微笑地指出:那不是锂电池,是锂离子电池(lithium-ion batteries)。装B之后飘然而去,深藏功与名。

  至于锂聚合物电池,其实就是锂离子电池,也叫聚合物锂离子电池。和传统的锂离子电池相比,不一样的地方在于它的外壳是铝塑膜,然后就没啥大的差别了。换个壳就可以改个高大上的名字,真让人头冷。所谓铝塑膜,就是两层聚丙烯之间夹着一层铝箔,铝箔是用来防止空气中的水透过聚丙烯进入电池内部的,用铝塑膜做外壳的好处就是可以减轻电池的重量。

  还有种“凝胶聚合物锂离子电池”,它用的电解质比较特殊,像一般的锂离子电池用的电解液是液态的,而它用的是凝胶态的,就像果冻一样。

  现在的手机屏幕越来越大,相应的耗电量也增加了。所以,手机电池的容量也就成了一个很重要的选购指标,毕竟谁也不想用着手机的同时还拖着长长的充电线吧。

  现在衡量手机电池容量的单位是mAh,高中知识告诉我们,这是电量的单位,还需要乘上个电压才是能量的单位。

  等等,手机消耗的明明是能量,怎么用个电量的单位来衡量它?!这其实是因为在手机这类便携式电子设备中,为了减小电池的体积,锂离子电池的正极使用的都是钴酸锂,这种正极材料具有很高的压实密度。正因为手机电池的正极用的都是同一种材料,所以电池的电压都比较接近(理论上是3.7V,这个具体和不同电池生产商的工艺有关),再加上手机里面往往只有一块单体电池(请忽视最近某手机厂出的某款手机,里面有两块2000mAh的电池),只用容量其实就可以衡量电池储存能量的大小。

  但是电脑上的电池却会同时标注电池的容量(电量)和能量。这是因为,电脑中不只有一块单体电池啊,里面有很多块电池串并联,形成了电池组,就不能用电池的容量来衡量了。高中知识告诉我们:同一型号的电池,电池并联后,电池组的电压不变,但会增加电池组的容量;电池串联,电池组的容量不变,但是会增加电池组的电压。

  现在就以小编手头上的这台笔记本电脑为例,它的规格参数上写着“57.4Wh/7565mAh@7.6V(典型容量)”,这就说明,这是由四块容量为3782.5mAh,电压为3.8V锂离子电池串联形成的电池组,7565mAh×7.6V=57.494Wh。那么为什么不是由两块7565mAh的电池串联呢?嘿嘿,7565mAh的电池容量太大了,对生产的要求比较高;其次3782.5mAh的电池其实就是手机上用的电池,对工厂来说,只要一条生产线就可以同时生产手机、电脑用的电池,这样可以减少成本。

  乍一看,这块电池的容量就比手机电池大一点,怎么能给笔记本电脑用?但是看一下它的电压就恍然大悟。这是由6块容量为2200mAh,电压为3.6V的电池串联而成的,也就是传说中的6芯锂离子电池(里面有6个单体电池)。从这根电池的形状(长长的)和2200mAh的容量可以看出,这是18650电池(就是电池直径为18mm,高度为65mm的圆柱电池)。

  小编曾经听有人说过,刚买回来的手机前几次使用的时候,ag真人网站要先充满电,再把电量耗尽,反复几次,这样才能将电池激活,电池的寿命会更长。

  当听到这个说法的时候,小编我顿时就在风中凌乱了。这哪是让锂离子电池电池长寿,分明是让锂离子电池短命啊。如果把时间倒退个二十年,这个说法是没有很大问题的。因为那是使用的还是镍氢电池,它有所谓的“记忆效应”,就是电池放久了之后镍极板上的晶体会变得粗大,影响和电解液的接触,导致容量下降 [3]。进行几次完全的充放电能让晶粒细化,让容量部分恢复,这就是所谓的“激活”。

  而现在手机早已经用上了锂离子电池。前面已经说了,锂离子电池是基于锂离子在插层化合物中嵌入脱出,并不存在着什么“记忆效应”。所以刚买来的手机,直接用就行。

  又有人问,锂离子电池的循环寿命只有500次左右,那么要怎样才能让锂离子电池寿命延长?

  锂离子电池的循环寿命一般是定义为:锂离子电池进行深度充放电时,其容量能保持在80%以上的循环次数。从这儿可以看出两个关键词:深度充放电和80%。深度充放电容易破坏锂离子电池中的微观结构,使得容量降低。但是我们的手机有保护机制,是没法对电池进行深度充放电的,那得要用电池厂的专门设备才行;其次,锂离子电池的容量在80%以下并不是说它不能用,只是会让用户觉得电池不耐用了。

  如果锂离子电池在工厂测试时的寿命有500次,那么我们平时使用的寿命肯定是要大于500次的。因为我们平时正常使用做不到对电池深度充放电,电池容量衰减没那么厉害。至于如何让锂离子电池更长寿,我们所能做的就是别对电池深度充放电(当然更要避免过度充电,过度放电),也就是要对锂离子电池浅充浅放:没充满电就用,没放完电就充。但这样子做实在是影响玩手机的乐趣啊,所以有个更折衷的方案:手机充满电后再使用,还剩20%的电的时候就充电,别等到手机自动关机了才去充电。为啥是20%?因为小编的手机在20%电量时会进入省电模式,小编有强迫症,这时会迫不及待给手机充电。

  其实我们那些不良使用习惯工程师早就考虑到了,不用自己瞎操心(真·我比工程师聪明系列),手机电池正常使用两三年还是扛得住的,两三年到了,手机其实也差不多该换了。

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