鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:888次 | 2019年06月11日
手機(jī)電池不耐用的原因是什么?
因此,對(duì)于手機(jī)電池,也就是鋰電池來說,它是有使用的壽命時(shí)間的,也就是因?yàn)樗幕瘜W(xué)原理決定的,通常情況下,這樣子的電池能夠反復(fù)的沖三百到五百次左右,在沖夠了這么多次之后,它的電池的容量就會(huì)變小,大約是下降到了最初的電池容量的百分之八十左右,但是,實(shí)際上,對(duì)于普通的鋰電池來說,它的壽命是可以達(dá)到兩三年的。
那么,現(xiàn)在主要是怎么樣去解決這樣的問題的呢?首先,在電池容量不變的情況下,手機(jī)的制造廠商們,主要是對(duì)其他的手機(jī)部件的用電量進(jìn)行優(yōu)化改造,主要是控制芯片的制程,同樣的道理,制程越小的芯片,它所需要的電能就越小,所以,在電池容量一樣的情況下,采用制程小的芯片的手機(jī),它的使用時(shí)間就會(huì)比較長(zhǎng)一點(diǎn)。
還有一種普遍使用的方法,就是增加電池的容量。目前的許多的手機(jī)廠商制造出來的號(hào)稱能夠長(zhǎng)時(shí)間的的手機(jī),主要用的都是容量比較大的電池,但是,這樣的話也會(huì)帶來問題就是,電池越來越大,手機(jī)也越來越大的。
當(dāng)然,先在也有一些手機(jī)廠商,對(duì)于電池本身做出了改變,主要是運(yùn)用了快充的技術(shù),通過對(duì)手機(jī)充電時(shí),增大它的效率的電壓還有電流,來提升了充電時(shí)的效率,從而能夠短時(shí)間內(nèi)充夠電。這樣可以不影響外觀。
在過去的三十年里,鋰離子電池,一種將鋰離子來回移動(dòng)到充電和放電的可充電電池,使得小型設(shè)備的充電速度更快,持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。由SLAC的斯坦福材料與能源科學(xué)研究所的教員、斯坦福材料科學(xué)教授威廉·崔領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國際研究小組今天發(fā)表了這些發(fā)現(xiàn)。天然材料.“以前,它有點(diǎn)像一個(gè)黑匣子,”麻省理工學(xué)院教授、這項(xiàng)研究的另一位負(fù)責(zé)人馬丁·巴贊(MartinBazant)說?!澳憧梢钥吹讲牧瞎ぷ鞯煤芎?,某些添加劑似乎也有幫助,但你不能確切地知道鋰離子在這個(gè)過程的每一步都會(huì)往哪里走。”你只能嘗試發(fā)展一種理論,并從測(cè)量中倒退。有了新的儀器和測(cè)量技術(shù),我們開始對(duì)這些東西的工作原理有了更嚴(yán)格的科學(xué)理解。“爆米花效應(yīng)任何乘坐過電動(dòng)巴士、使用過電動(dòng)工具或使用過無繩真空的人,都有可能從他們研究的電池材料中獲益,磷酸鐵鋰。它也可以用于汽車的啟動(dòng)-停止功能與內(nèi)燃機(jī)和儲(chǔ)存風(fēng)能和太陽能的電網(wǎng)。更好地理解這種材料和其他類似材料可能會(huì)導(dǎo)致更快的充電,更長(zhǎng)的壽命和更耐用的電池。但直到最近,研究人員還只能猜測(cè)能讓它發(fā)揮作用的機(jī)制。當(dāng)鋰離子電池充放電時(shí),鋰離子從液體溶液中流入固體儲(chǔ)藏室。但是一旦進(jìn)入固體,鋰就會(huì)重新排列,有時(shí)導(dǎo)致材料分裂成兩個(gè)不同的相,就像油和水混合在一起時(shí)分開一樣。這就造成了覺悟所謂的“爆米花效應(yīng)”。離子聚集在一起,形成熱點(diǎn),從而縮短電池壽命。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在這項(xiàng)研究中,研究人員使用了兩種X射線技術(shù)來探索鋰離子電池的內(nèi)部工作.在SLAC的斯坦福同步輻射光源(SSRL)上,他們將X射線從磷酸鐵鋰樣品中反射出來,以揭示其原子結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu),讓他們了解鋰離子在材料中是如何移動(dòng)的。在伯克利實(shí)驗(yàn)室的高級(jí)光源(Als)上,他們使用X射線顯微鏡放大了這個(gè)過程,讓他們能夠描繪出鋰的濃度隨時(shí)間的變化。上游游以前,研究人員認(rèn)為磷酸鐵鋰是一種一維導(dǎo)體,這意味著鋰離子只能向一個(gè)方向穿過大部分物質(zhì),就像鮭魚游向上游一樣。但是,在仔細(xì)研究他們的數(shù)據(jù)時(shí),研究人員注意到,鋰在材料表面的運(yùn)動(dòng)方向與根據(jù)先前模型預(yù)測(cè)的方向完全不同。就好像有人把一片葉子扔到溪面上,發(fā)現(xiàn)水流的方向和游鮭魚完全不同。當(dāng)鋰離子流入電池的固體電極-這里是六角形切片-鋰可以重新排列,導(dǎo)致離子聚集成熱點(diǎn),從而縮短電池壽命。學(xué)分:斯坦福大學(xué)/三維圖形他們與英國巴斯大學(xué)(UniversityofBath,UK)化學(xué)教授賽義夫·伊斯蘭(SaifulIslam)合作,開發(fā)該系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模型和模擬。這些研究表明,鋰離子在材料表面向另外兩個(gè)方向移動(dòng),從而使磷酸鐵鋰成為三維導(dǎo)體?!笆聦?shí)證明,這些額外的途徑是有問題的物質(zhì),促進(jìn)爆米花一樣的行為,導(dǎo)致它的失敗,”覺清說?!叭绻嚳梢栽诒砻嬉苿?dòng)得更慢,它將使電池更加均勻。這是發(fā)展更高性能和更長(zhǎng)壽命電池的關(guān)鍵?!半姵毓こ痰男虑把?離子電池確實(shí)是新的前沿,“他說?!拔覀円呀?jīng)發(fā)現(xiàn)并開發(fā)了一些最好的散裝材料。我們已經(jīng)看到鋰離子電池為了跟進(jìn)這項(xiàng)研究,研究人員將繼續(xù)將建模、仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來,試圖用SLAC的Linac相干光源(LCLS)等設(shè)備,在許多不同的長(zhǎng)度和時(shí)間尺度下,了解有關(guān)電池性能的基本問題。在LCLS中,研究人員將能夠以每秒數(shù)萬億分之一的速度探測(cè)單個(gè)離子跳躍?!?/p>
來自俄羅斯國家研究核子大學(xué)(俄羅斯)的研究人員則在延長(zhǎng)鋰電池使用壽命上有了新突破,他們正在研制含鎳-63納米團(tuán)簇放射性同位素膜的放射性同位素β-伏打電池。其概念是開發(fā)壽命為100年的安全核電池,用于起搏器、微型葡萄糖傳感器、動(dòng)脈血壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、遙控物體和微型機(jī)器人以及能夠長(zhǎng)期工作的獨(dú)立系統(tǒng)。研究成果發(fā)表在雜志上。應(yīng)用物理信函.研究人員比以往任何時(shí)候都更感興趣的項(xiàng)目,開發(fā)納米技術(shù),以微型化技術(shù)設(shè)備,主要是納米電子系統(tǒng)。在創(chuàng)造將納米電子學(xué)和機(jī)械元件結(jié)合起來的微機(jī)電和納米機(jī)電系統(tǒng)方面的最新成就可以使開發(fā)微觀物理、生物或化學(xué)傳感器成為可能。然而,微型電池的缺乏為微機(jī)電系統(tǒng)和納米機(jī)電系統(tǒng)提供動(dòng)力,阻礙了這類設(shè)備的大規(guī)模引進(jìn)。今天,科學(xué)家們正在研究制造微型鋰離子電池、太陽能電池板、燃料電池和各種類型的冷凝器的可能性。然而,這些電池仍然太大,無法開發(fā)真正的微觀和納米系統(tǒng)。另一種為先進(jìn)的微機(jī)電和納米機(jī)電系統(tǒng)供電的方法是使用放射性同位素電池。無線電同位素或核或原子電池將元穩(wěn)定元素(原子核)放射性衰變的能量轉(zhuǎn)化為電能。這些元素的質(zhì)量和體積都有很高的能量密度。持續(xù)能量排放的持續(xù)時(shí)間因核素的選擇而異。靜音無線電同位素電池可以在沒有錯(cuò)誤或長(zhǎng)期維護(hù)的情況下工作。
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