化學(xué)原理

移動設(shè)備中運用的電池是化學(xué)工程的創(chuàng)作：將大量的電量存儲在一個小小的方塊中，就能夠讓移動設(shè)備繼續(xù)運轉(zhuǎn)好幾個小時。它是怎么樣工作的？如何才能發(fā)揮它的最大效用？

現(xiàn)代移動設(shè)備大都都運用鋰離子電池，首要包含兩個部分：一對電極和存在于它們之間的電解液。電極的資料有許多種，可所以鋰，也可所以石墨，乃至可所以納米線，但無一破例都要依靠鋰這種化學(xué)成分。這是一種活性金屬，因而容易與其他元素合成。純鋰的活性極高，乃至?xí)诳諝庵凶匀?，所以大都電池都運用愈加安全的鈷酸鋰。

兩個電極之間是電解液，通常是一種液態(tài)有機溶劑，使得電子能夠在其中活動。當(dāng)鋰離子電池充電時，鈷酸鋰分子能夠抓獲電子，然后在電池運用進程中開釋電子，然后支撐手機的運轉(zhuǎn)。

鋰離子電池是最常見的一種電池，因為它能夠在最小的空間內(nèi)存儲最多的電量。這需求經(jīng)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。鋰離子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，鋰離子電池比其他類型的電池更小、更輕，因而能夠壓縮設(shè)備的體積，但依然能夠保持較長的電池續(xù)航時刻。

上述化學(xué)進程能夠歸納如下：設(shè)備中的電池能夠存儲電量，之后，內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)便會以任何可能的方法開釋電量。但這相同會呈現(xiàn)問題，例如，最新的波音787夢想客機的電池就會在飛機?？繒r呈現(xiàn)著火毛病。

這是鋰離子電池的缺陷之一：假使電池放電過度，內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)便會分解，生成過量的氧化鋰，然后燃燒，并生成更多的氧化鋰，如此反復(fù)。化學(xué)家稱之為熱失控，普通人看到的是著火，這也是波音787被美國特種辦理局(FAA)禁飛的原因。因為電池被刺破后也會發(fā)生相同的情況，因而美國運送安全辦理局(TSA)建議飛機乘客將電池當(dāng)心放置于隨身行李中，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供給的整體電量。例如，假使一塊電池容量為1000毫安時，便能夠在1小時內(nèi)繼續(xù)供給1000毫安的電流。假如你的設(shè)備電流為500毫安，那么這塊電池的運用時刻大約為2小時。

不過，一款設(shè)備的電池續(xù)航時刻要愈加雜亂一些，因為特定設(shè)備的具體耗電量取決于它所履行的使命。假使這款設(shè)備的屏幕點亮、無線傳輸功用開啟、處理器全速運轉(zhuǎn)，便會比屏幕關(guān)閉、無線傳輸功用關(guān)閉、處理器閑置時耗費更多的電量。

正因如此，消費者應(yīng)當(dāng)愈加慎重地對待廠商聲稱的電池續(xù)航時刻他們可能會經(jīng)過調(diào)低屏幕亮度，或是關(guān)閉部分組件的方法來延伸續(xù)航時刻。假如你感到好奇，能夠運用一些專門的應(yīng)用來監(jiān)測移動設(shè)備的耗電量和電池狀態(tài)，Android中的BatteryMonitorWidget和iOS中的BaterryLifePro都能夠完成。

控制電流

因為有可能著火，所以有必要對鋰離子電池進行嚴(yán)密控制。電池廠商經(jīng)過充電控制器來辦理電流，然后完成這一意圖。事實上，每一塊電池都內(nèi)置有一臺小型電腦來防止其過度放電。這個組件還能夠控制充電期間進入到電池中的電流，在行將充溢時放緩電流，防止過度充電。

為了展現(xiàn)這一進程，咱們對三星GalaxyNote手機進行了充電，并測量了整個進程中的電流，而且與對應(yīng)的電量比例進行了比較。從上圖能夠看出，充電初期的電流最高，之后逐漸下降。終究一部分電量的充電時刻很長，原因是控制器在放緩電流，防止電池過沖。

未來發(fā)展

電池技能一直在進步，全球各地的許多實驗室都在研討新的電池技能，以便替代鋰離子電池，或是開發(fā)更高檔的鋰離子電池技能。

在這些新技能中，許多都用到了超級電容，然后在瞬間存儲電量，然后瞬間開釋，用途類似于閃光燈。因為幾乎不涉及化學(xué)反應(yīng)，超級電容能夠大幅加快充電時刻，但現(xiàn)在的超級電容只能在一會兒開釋電量，不符合大都移動設(shè)備的要求。

能夠運用氫元素發(fā)電的燃料動力電池也將很快誕生。本年一月的拉斯維加斯世界消費電子展(CES)上展現(xiàn)的Nectar燃料動力電池系統(tǒng)能夠運用10美元的燃料桶來支撐手機運轉(zhuǎn)兩個星期。但是，燃料動力電池的體積還不行小，無法安裝在手機中Nectar系統(tǒng)只能為手機內(nèi)置的鋰離子電池充電，但卻無法替代鋰離子電池。