“慢慢”電池路

時間：2023-01-01 21:20:03

關鍵字：電池技術化學反應

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[導讀]在電池技術還未能有進一步的突破時，你愿意用厚重的機身換取更長的待機嗎？手機電池的發(fā)展，從1983年第一個商用手機的問世，到現在也有三四十年的歷史了。雖然常常被吐槽，為什么都2019年，手機屏幕都可以折疊了，電池續(xù)航能力卻還沒有什么突破，甚至還越來越低了呢？其實，手機電池這些年來也并非沒有進展，只是相對于手機其他方面確實進步慢了點。今天小編就帶大家一同看看我們的手機電池都走過了哪些旅程。在穿越這歷史的長河之前，我們先認識一下電池是什么。

在電池技術還未能有進一步的突破時，你愿意用厚重的機身換取更長的待機嗎？手機電池的發(fā)展，從1983年第一個商用手機的問世，到現在也有三四十年的歷史了。雖然常常被吐槽，為什么都2019年，手機屏幕都可以折疊了，電池續(xù)航能力卻還沒有什么突破，甚至還越來越低了呢？其實，手機電池這些年來也并非沒有進展，只是相對于手機其他方面確實進步慢了點。今天小編就帶大家一同看看我們的手機電池都走過了哪些旅程。在穿越這歷史的長河之前，我們先認識一下電池是什么。

什么是電池？

簡單來說，電池就是通過某種化學反應能夠在電路中產生電流的裝置。所有電池都具有三個基本的組件：陽極、陰極和電解質。當電池的陽極和陰極連接到電路時，陽極和電解質之間會發(fā)生化學反應。該反應使電子流經電路并返回到陰極，在陰極發(fā)生另一種化學反應。

因此，電池中的電極總是由兩種不同的材料制成，并且一種材料喜歡“放棄”電子，另一種材料喜歡“接受”電子。水果電池便是一種極簡版的電池。

“慢慢”電池路

手機電池的發(fā)展大體上經過了三個階段：鎳鎘電池、鎳氫電池以及鋰離子電池。

鎳鎘電池

鎳鎘電池（Ni-Cd）是最早應用于手機的電池種類，也是20世紀80年代和90年代的首選電池。

其實，早在1899年，研究人員就發(fā)明了鎳鎘電池，不過那時的應用十分受限。直到20世紀50年代燒結板結構的開發(fā)，鎳鎘電池才逐步在市場上推廣開來。

世界上第一部商用便攜式手機摩托羅拉DynaTAC 8000X便是采用的鎳鎘電池。1983年，摩托羅拉DynaTAC 8000X問世。該手機重達1.75磅，可以存儲30個號碼。在當時的售價達3995美元。比現在的折疊手機甚至還貴不少。

從上圖可以看出，DynaTAC 8000X的電池由六枚圓柱形鎳鎘電池組成，其輸出電壓為7.5V，相比如今3.8V的電池電壓來說，功耗要高出不少。

由于功耗大，加上當時采用的鎳鎘電池自身的原因，摩托羅拉DynaTAC 8000X在電池耗盡之前，通話時間不到30分鐘。不過，充滿電卻要等待10小時之久。1987年諾基亞推出的首款手持手機Mobira Cityman，情況稍有好轉。通話時常近1小時，充電時間降到了6小時左右。

對于鎳鎘電池來說，除了續(xù)航差，充電時間長之外，還有兩個比較嚴重的缺陷。

第一，易受“記憶效應”的影響，如果使用不當，會大大降低服務壽命。所謂“記憶效應”是指，電池長時間經受特定的工作循環(huán)后，自動保持這一循環(huán)的傾向。舉例來說，如果我們經常充電到80%就停止了，或者在電池還有40%的電量就去充電的話，長此以往，電池便記住了這一模式，從而只能在這兩個數值之間充放電，盡管電池本身的容量可以使電池放電到更低的平臺，或者充電到更高的平臺。不過這種效應屬于可逆失效，即電池失效后可重新恢復的性能。因此，鎳鎘電池需要每滿一個月左右進行一次深度的充放電來“鍛煉”，以獲得完整的性能和電池壽命。

另一方面，鎳鎘電池是有毒的。鎳鎘電池作為一種堿性蓄電池，其正極為氫氧化鎳，負極板為鎘，電解質一般為氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液。由于鎳鎘電池中含有大量的鎘，而鎘是有毒物質，會對環(huán)境造成嚴重污染。

顯然，市場需要更好電池。

鎳氫電池（NiMH）

1989年，鎳氫電池進入市場，較好的彌補了鎳鎘電池的兩大缺點。鎳氫電池無毒并且記憶效應問題沒有那么明顯。另外，這種電池更薄，重量更輕。而且，它們的電池容量更大，同時充電時間卻縮短了不少。

然而鎳氫電池并沒有“威風”多久，就被另一種電池搶去了風頭。

鋰離子電池

鋰離子電池的問世，為儲能打開了一扇新的窗戶。今年的諾貝爾化學獎便是頒給了三位促進鋰離子電池發(fā)展的研究人員，可見鋰離子電池的推出是意義非凡的。

1985年，日本旭化學公司（Asahi Chemical）制造出了第一塊鋰離子電池；1991年，索尼公司（Sony）發(fā)布了首個商用鋰離子電池，為筆記本電腦和移動設備等應用提供了更好的電池設備。在之后的10年里，隨著手機不斷普及并且手機重量以及厚度成為消費者非?？粗氐姆矫婧?，生產成本迅速下降。

不過，在鋰離子電池問世的早期，由于穩(wěn)定性、電池受損突然起火等問題，一定程度上被限制了運輸和使用。好在隨著技術的進步以及其升級產品的問世，這樣的問題越來越少了。

鋰聚合物電池（Li-polymer），作為鋰離子電池的升級版，是鋰離子電池的一種。兩者的正負極材料都是相同的，工作原理也基本一致。主要區(qū)別在于一般鋰離子電池使用液體電解質，而聚合物鋰離子電池則以固體聚合物充當電解質，目前大部分采用聚合物凝膠電解質。與鋰離子電池相比，鋰聚合物電池容量更大、體積更小，并且不易爆炸更加安全。