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手機電池科普:為什麼锂電池會著火

編輯:基礎知識

  現在的手機使用的電池都是锂電池,主要包括兩個部分:一對電極和存在於它們之間的電解液。而電極的材料有很多種類型,可以是锂,石墨或是納米線,但是無一例外都要依賴锂這種化學成分。這是一種活性金屬,因此容易與其他元素合成。純锂的活性極高,甚至會在空氣中自燃,所以多數電池都使用更加安全的钴酸锂。

手機電池科普:為什麼锂電池會著火

目前,大多數手機都采用了锂電池,以前則是鎳镉電池

  兩個電極之間是電解液,通常是一種液態有機溶劑,使得電子可以在其中流動。當锂電池充電時,钴酸锂分子可以俘獲電子,然後在電池使用過程中釋放電子,從而支持手機的運行。

  锂電池是最常見的一種電池,因為它可以在最小的空間內存儲最多的電量。這需要通過能量密度來衡量,也就是每千克電池所能存儲的電量,以瓦時(wh)為單位。 锂電池的能量密度一般在150至250瓦時/千克之間,而鎳氫電池僅為100瓦時/千克。換句話說,锂電池比其他類型的電池更小、更輕,因此能夠壓縮設備 的體積,但依然可以保持較長的電池續航時間。

  上述化學過程可以歸納如下:設備中的電池可以存儲電量,之後,內部的化學物質便會以任何可能的方式釋放電量。但這同樣會出現問題,例如,最新的波音787夢想客機的電池就會在飛機停靠時出現著火故障。

  這是锂電池的缺陷之一:倘若電池放電過度,內部的化學物質便會分解,生成過量的氧化锂,從而燃燒,並生成更多的氧化锂,如此反復。化學家稱之為“熱失控”, 普通人看到的是著火,這也是波音787被美國航空管理局(FAA)禁飛的原因。由於電池被刺破後也會發生同樣的情況,因此美國運輸安全管理局(TSA)建 議飛機乘客將電池小心放置於隨身行李中,而不要托運。

  電池容量

  電池容量的單位是毫安時(mAh),代表的是一塊電池所能提供的整體電量。例如,倘若一塊電池容量為1000毫安時,便可以在1小時內持續供應1000毫安的電流。如果你的設備電流為500毫安,那麼這塊電池的使用時間大約為2小時。

  不過,一款設備的電池續航時間要更加復雜一些,因為特定設備的具體耗電量取決於它所執行的任務。倘若這款設備的屏幕點亮、無線傳輸功能開啟、處理器全速運行,便會比屏幕關閉、無線傳輸功能關閉、處理器閒置時消耗更多的電量。

  正因如此,消費者應當更加謹慎地對待廠商宣稱的電池續航時間——他們可能會通過調低屏幕亮度,或是關閉部分組件的方式來延長續航時間。如果你感到好奇,可以 使用一些專門的應用來監測移動設備的耗電量和電池狀態,Android中的Battery Monitor Widget和iOS中的Baterry Life Pro都可以實現。

  控制電流

  由於有可能著火,所以必須對锂電池進行嚴密控制。電池廠商通過充電控制器來管理電流,從而實現這一目的。事實上,每一塊電池都內置有一台小型電腦來防止其過度放電。這個組件還可以控制充電期間進入到電池中的電流,在即將充滿時放緩電流,避免過度充電。

手機電池科普:為什麼锂電池會著火

  手機充電時,最後一部分電量需要花費更長時間才能充滿

  為了展示這一過程,我們對三星Galaxy Note手機進行了充電,並測量了整個過程中的電流,而且與對應的電量比例進行了對比。從上圖可以看出,充電初期的電流最高,之後逐漸降低。最後一部分電量的充電時間很長,原因是控制器在放緩電流,避免電池過沖。 上一頁12下一頁

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