詳析手機(jī)電池
2024-06-08 15:05:30
供稿：網(wǎng)友
手機(jī)中使用的電池都是可充電的二次電池，一般有三種，鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池，其中鋰離子電池中又包括溶液型鋰離子電池和聚合物型鋰離子電池，鎳鎘電池是比較早期的電池類型了，因其能量密度低，所以體積及重量都較大，另外還因其有記憶效應(yīng)，使用起來極不方便，尤其對于類似于手機(jī)等對電池充放電性能要求較高的小電器，記憶效應(yīng)嚴(yán)重限制了這類小電器的性能釋放，因此隨著市場的需求人們開發(fā)出來了鎳氫電池，鎳氫電池用氫來代替了鎘，因此在電池性能上基本消除了鎳鎘電池的記憶效應(yīng)，但其能量密度依舊很低，體積及重量仍舊很大，隨著電器體型的小型化發(fā)展，對電池提出了更高的要求，市場更需要一些體積小，能量高的電池。
目前，市場上流行的手機(jī)已經(jīng)幾乎都使用了鋰離子電池，鋰離子電池是九十年代初日本索尼公司研制出并開始實(shí)現(xiàn)商品化的，它的出現(xiàn)稱得上是在二次電池歷史上的一個里程碑，在隨后10余年的發(fā)展中，其商業(yè)化進(jìn)程取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。與其他二次電池相比，它的工作原理也比較簡單，之所以被稱為鋰離子電池，是因為這種電池中無論在正負(fù)極還是在電池隔膜中，鋰都是以離子形式存在的，鋰離子電池負(fù)極是碳素材料，如石墨等，正極則是含鋰的過渡金屬氧化物，如鋰氧化鈷、鋰氧化錳等，電解質(zhì)是含鋰鹽的有機(jī)溶液，鋰離子電池在工作(充電或放電)過程中，鋰離子在正負(fù)極及電解質(zhì)隔膜中定向運(yùn)動，充電時，在電場的驅(qū)動下鋰離子從正極材料中脫出，經(jīng)過電解質(zhì)，插入到負(fù)極中，放電時，過程正好相反，即鋰離子返回正極中，電子則通過了用電的電子產(chǎn)品中并為之供電。鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)在于開路電壓高(市場上的電池多為3.6V-3.7V，鎳氫和鎳鎘二次電池的開路電壓為1.2V)、比容量（能量密度）大(是鎳鎘二次電池的2.5倍，是鎳氫二次電池的1.5倍)、自放電率低(<5%/月，遠(yuǎn)低于鎳鎘電池和鎳氫電池的50%以上/月)、壽命長(通常都可以達(dá)到千次以上)，另外沒有記憶效應(yīng)也是鋰離子電池深受市場歡迎的突出優(yōu)點(diǎn)，是其它二次電池所不完全具備的，人們在鋰離子電池充電前不必顧及其中的電量是否已被用完。
在鋰離子電池中又分為溶液型鋰離子電池和聚合物型鋰離子電池，那么它們之間有什么區(qū)別呢？我們可以從兩個方面比較出兩者間的區(qū)別：
第一、聚合物鋰離子電池與溶液型鋰離子電池最根本的區(qū)別在于二者所采用的電解質(zhì)不同。聚合物鋰電池的電解質(zhì)從外觀上看為固態(tài)，稱為聚合物固體電解質(zhì)，而普通的鋰離子電池的電解質(zhì)是溶液型的。目前的溶液型鋰離子電池采用鋰氧化鈷作為陽極主要材料，然而由于鈷元素相當(dāng)昂貴，從而導(dǎo)致相應(yīng)的鋰電池產(chǎn)品價格很高，因此市場更需要一些性能更好的廉價材料，這些替代材料有鋰氧化鎳和尖晶石鋰氧化錳，與此相關(guān)的也在尋找用于陰極的新材料，目前使用的主要是碳材料，而研究人員還在開發(fā)具有更大儲能容量和相當(dāng)于碳的放電特性的替代材料，這種材料能使電池廠商開發(fā)更大容量的鋰離子電池。由于以上原因，在國際電池行業(yè)處于領(lǐng)先位置的三洋公司開發(fā)了采用聚合物做電解質(zhì)的可充電鋰離子電池，目前上市的聚合物電池采用了一種充滿有機(jī)物電解質(zhì)溶液的膠體聚合物材料，與現(xiàn)有的聚合物鋰離子電池使用的是同一種聚合物材料，這種新型電池裝有充滿聚合物基質(zhì)的電解液，因而電解質(zhì)不會像液體那樣任意泄漏，因此能被封裝在一種極薄的薄膜容器中，此外，由于膠體中的電解液易于使離子導(dǎo)電，膠體聚合物電解液具有優(yōu)異的離子導(dǎo)電性能，其最新的電池技術(shù)為，目前正在研發(fā)的全膠體聚合物鋰電池，這種物質(zhì)具有極好的離子導(dǎo)電性并可容納10倍重量以上的電解液，不僅如此，這種固體狀有彈性的材料確保了不泄漏，因而具有像全膠體聚合物電解質(zhì)那樣優(yōu)異的特性。目前三洋已在手機(jī)電池中使用了全膠體聚合物材料，這種聚合物電池具有較好的負(fù)載放電特性和低溫放電特性，而這些過去一直是聚合物電池的主要弱點(diǎn)，三洋的這種電池在安全性和充放電周期特性方面已與棱柱形鋰離子電池相媲美。聚合物鋰離子電池因為使用的是成膠狀的電解液，所以在電池最后的成品上，可塑性非常高，可以根據(jù)手機(jī)的外形設(shè)計出非常輕薄或是有特殊形狀的電池，所以可以看到很多體積小的手機(jī)都是用了鋰聚合物電池，除此之外的一般性能，兩種聚合物鋰離子電池幾乎相當(dāng)。
第二、聚合物鋰離子電池與溶液型鋰離子電池還有一個比較顯著的區(qū)別體現(xiàn)在它們的自放電特性上，現(xiàn)在性能優(yōu)良溶液型鋰離子電池的自放電率可以維持在6%/月以下，一般都在2-5%/月之間，而聚合物鋰離子電池只可以維持在15-20%/月之間，從這方面也可以看出，鋰聚合物電池與溶液型鋰離子電池還是有不小的差距的，目前我們使用的三星的T408水改手機(jī)，原裝電池大體可以分為三種，分別是：made in China/finished in Korea、made in Japan/finished in Korea、made in Korea，其中只有made in Korea是溶液型鋰離子電池，另外兩種均為成本相對較低的聚合物鋰離子電池，區(qū)分是什么電池可以通過其標(biāo)簽初步看出，溶液型鋰離子電池的標(biāo)識為Li-ion，聚合物鋰離子電池標(biāo)識為Li-ion polymer，如果想確切的知道是不是聚合物電池，有興趣的機(jī)友可以通過測量其自放電情況知曉。這三種電池的成本以及充放電性能上（在同等電容量下）應(yīng)該都是溶液型鋰離子電池最高，其他兩種次之，這也是我們發(fā)現(xiàn)其他兩種的待機(jī)時間較Made in Korea的稍差的原因。
以上內(nèi)容為mishima原創(chuàng)，因水平所限不當(dāng)之處敬請包含，也以此文獻(xiàn)給媽媽作為生日禮物。
