化學原理

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

現代移動設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，乃至會在空氣中自燃，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，通常是一種液態有機溶劑，使得電子能夠在其中活動。當鋰離子電池充電時，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。

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存儲最多的電量。這需求經過能量密度來衡量，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，因而能夠壓縮設備的體積，但依然能夠保持較長的電池續航時刻。

上述化學進程能夠歸納如下：設備中的電池能夠存儲電量，之后，內部的化學物質便會以任何可能的方法開釋電量。但這相同會呈現問題，例如，最新的波音787夢想客機的電池就會在飛機停靠時呈現著火毛病。

這是鋰離子電池的缺陷之一：假使電池放電過度，內部的化學物質便會分解，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。化學家稱之為熱失控，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小時內繼續供給1000毫安的電流。假如你的設備電流為500毫安，那么這塊電池的運用時刻大約為2小時。

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

正因如此，消費者應當愈加慎重地對待廠商聲稱的電池續航時刻他們可能會經過調低屏幕亮度，或是關閉部分組件的方法來延伸續航時刻。假如你感到好奇，能夠運用一些專門的應用來監測移動設備的耗電量和電池狀態，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密控制。電池廠商經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反應，超級電容能夠大幅加快充電時刻，但現在的超級電容只能在一會兒開釋電量，不符合大都移動設備的要求。

能夠運用氫元素發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)上展現的Nectar燃料動力電池系統能夠運用10美元的燃料桶來支撐手機運轉兩個星期。但是，燃料動力電池的體積還不行小，無法安裝在手機中Nectar系統只能為手機內置的鋰離子電池充電，但卻無法替代鋰離子電池。