2017年以來,蘋果公司似乎諸事不順,先是與高通的官司鬧的不可開交,后后隨著iPhone 8、iPhone X等手機(jī)的發(fā)布,本來要再創(chuàng)佳績的蘋果卻經(jīng)歷了“爆炸門”、“冷凍門”、“降速門”等一系列事件,然而,近期又有新聞爆出蘋果出現(xiàn)爆炸事件。由于手機(jī)中的零部件多,稍有不慎就可能造成手機(jī)爆炸。
縱觀諸多的手機(jī)爆炸,手機(jī)電池是關(guān)鍵因素。今天我們來了解一下手機(jī)電池。
一、手機(jī)電池的組成
手機(jī)中一部分是鎳氫電池,但靈巧型的手機(jī)是鋰離子電池。鋰離子電池是目前應(yīng)用最為廣泛的鋰電池,根據(jù)不同的要求可以做成扁平長方形、圓柱形、長方形及扣式。
1、鎳氫電池
目前由于鎳氫電池具有電池壽命短,具有記憶效應(yīng)等特點(diǎn),已經(jīng)被手機(jī)生產(chǎn)商逐漸淘汰。
2、鋰離子電池
基本組成:正負(fù)極、隔膜、外包裝材
分類:鋰離子電池有液體鋰離子電池(LiB)和聚合物鋰離子電池(LiP)兩種。有時候電池標(biāo)注了Li-ion 的,是鋰離子電池,但不一定是液體鋰離子點(diǎn)才吃,也有可能是聚合物鋰離子電池。
那么,兩種電池有什么不同呢?
相同點(diǎn):兩者的工作原理是一樣的,都是通過鋰離子嵌入、脫嵌的過程實現(xiàn)充放電,其中鋰離子嵌入負(fù)電極為充電,鋰離子從負(fù)電極脫嵌為放電。
不同:
為了輕薄、為了容量,現(xiàn)在的手機(jī)都使用了聚合物鋰離子電池,無論是iPhone那種軟包還是以前諾基亞那種帶個塑料硬殼的,都屬于聚合物鋰離子電池。
鋰電池為何會爆炸:
鋰電在極端情況下(例如過充/高溫),內(nèi)部會發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生大量氣體,此時液體鋰電因為有金屬殼的包裹,當(dāng)內(nèi)部壓強(qiáng)相當(dāng)大時外殼就會發(fā)生破裂爆炸,聚合物鋰電由于僅采用包裝鋁膜進(jìn)行包裹(或塑料殼),只要內(nèi)部壓強(qiáng)稍高就會膨脹或者破裂。
二、手機(jī)電池未來的材料
鋰電池的發(fā)展正處于一個瓶頸期,能量密度已經(jīng)接近其物理極限。我們需要新的材料或者技術(shù)去實現(xiàn)鋰電池的突破,以下幾種電池材料被業(yè)內(nèi)人士一直看好,或?qū)⒊蔀榇蚱其囯姵卣系K的突破口。
1、硅碳復(fù)合負(fù)極材料
數(shù)碼終端產(chǎn)品的大屏幕化、功能多樣化后,對電池的續(xù)航提出了新的要求。當(dāng)前鋰電材料克容量較低,不能滿足終端對電池日益增長的需求。
硅碳復(fù)合材料作為未來負(fù)極材料的一種,其理論克容量約為4200mAh/g以上,比石墨類負(fù)極的372mAh/g高出了10倍有余,其產(chǎn)業(yè)化后,將大大提升電池的容量,F(xiàn)在硅碳復(fù)合材料存在的主要問題有:
充放電過程中,體積膨脹可達(dá)300%,這會導(dǎo)致硅材料顆粒粉化,造成材料容量損失。同時吸液能力差。
循環(huán)壽命差。目前正在通過硅粉納米化,硅碳包覆、摻雜等手段解決以上問題,且部分企業(yè)已經(jīng)取得了一定進(jìn)展。
研發(fā)企業(yè):
BTR、斯諾、星城石墨、湖州創(chuàng)亞、上海杉杉、華為、三星等
2、鈦酸鋰
近年來,國內(nèi)對鈦酸鋰的研發(fā)熱情較高,鈦酸鋰的優(yōu)勢主要有:
循環(huán)壽命長(可達(dá)10000次以上),屬于零應(yīng)變材料(體積變化小于1%),不生成傳統(tǒng)意義的SEI膜;
安全性高。其插鋰電位高,不生成枝晶,且在充放電時,熱穩(wěn)定性極高;可快速充電。
目前限制鈦酸鋰使用的主要因素是價格太高,高于傳統(tǒng)石墨,另外鈦酸鋰的克容量很低,為170mAh/g左右。只有通過改善生產(chǎn)工藝,降低制作成本后,鈦酸鋰的長循環(huán)壽命、快充等優(yōu)勢才能發(fā)揮作用。結(jié)合市場及技術(shù),鈦酸鋰比較適合用于對空間沒有要求的大巴和儲能領(lǐng)域。
研發(fā)企業(yè):
珠海銀隆、四川興能、湖州微宏動力有限公司、深圳貝特瑞新能源材料股份有限公司、湖南杉杉新材料有限公司等。
3、石墨烯
石墨烯自2010年獲得諾獎以來,廣受全球關(guān)注,特別在中國。國內(nèi)掀起了一股石墨烯研發(fā)熱潮,其具諸多優(yōu)良性能,如透光性好,導(dǎo)電性能優(yōu)異、導(dǎo)熱性較高,機(jī)械強(qiáng)度高。石墨烯在鋰離子電池中的潛在應(yīng)用有:
作負(fù)極材料。石墨烯的克容量較高,可逆容量約700mAh/g,高于石墨類負(fù)極的容量。另外,石墨烯良好的導(dǎo)熱性能確保其在電池體系中的穩(wěn)定性,且石墨烯片層間距大于石墨,使鋰離子在石墨烯片層間擴(kuò)散通暢,有利于提高電池功率性能。由于石墨烯的生產(chǎn)工藝不成熟,結(jié)構(gòu)欠穩(wěn)定,導(dǎo)致石墨烯作為負(fù)極材料仍存在一定問題,如首次放電效率較低,約65%;循環(huán)性能較差;價格較高,明顯高于傳統(tǒng)石墨負(fù)極。
作為正負(fù)極添加劑,可提高鋰電池的穩(wěn)定性、延長循環(huán)壽命、增加內(nèi)部導(dǎo)電性能。
鑒于石墨烯當(dāng)前的批量生產(chǎn)工藝不成熟、價格高昂、性能不穩(wěn)定,石墨烯將率先作為正負(fù)極添加劑在鋰離子電池中使用。
相關(guān)企業(yè):
珈偉股份,東旭光電,青島昊鑫新能源,廈門凱納等。
三、辟謠
對于手機(jī)充電,有很多謠傳。小編查閱了大量科學(xué)資料后,幫大家辟謠。
謠言一:新手機(jī)第一次充電必須在12小時以上,否則會縮短使用壽命。
很早以前,手機(jī)采用的電池是鎳氫電池,這種電池具有記憶效應(yīng),也就是必須充滿12小時以上。而現(xiàn)在的手機(jī)基本上采用鋰電池,無記憶效應(yīng),所以沒必要充12小時。鋰電池的壽命與充電次數(shù)有關(guān)系,一般可沖1000次左右。
謠言二:手機(jī)用到完全沒電時充電。
所謂的“深度放電”即等電池電量幾乎耗盡時再給它充電對電池?fù)p耗極大。三星也在一篇關(guān)于如何延長手機(jī)電池使用壽命的博客文章中給出了同樣的建議。
謠言三:最好將手機(jī)電量充滿
將手機(jī)電池從25%的低電量充到100%會降低電池容量和縮短電池使用壽命。從任何電量水平充到100%電量都不是個好主意。因為高壓會讓電池承壓,進(jìn)而長期磨損電池。