手机电池技术解析

摘要：“大屏幕、四核、超薄等”已经成为了旗舰手机的标配，这也对电池设计提出了很高的要求。现在即便是手机“不吃不动”呆半天，电量往往也要大大减少，如果乱折腾的话，电池能保证半天的时间已经算是万幸。难怪有朋友说现在的智能手机“干起活来像匹马，耗起电来像老虎。” 三星下一代A15双核处理器至今还只在Chrome Book上出现就是最好的例子——性能强但功耗问题也是明显的 ...

“大屏幕、四核、超薄等”已经成为了旗舰手机的标配，这也对电池设计提出了很高的要求。现在即便是手机“不吃不动”呆半天，电量往往也要大大减少，如果乱折腾的话，电池能保证半天的时间已经算是万幸。难怪有朋友说现在的智能手机“干起活来像匹马，耗起电来像老虎。”

三星下一代A15双核处理器至今还只在Chrome Book上出现就是最好的例子——性能强但功耗问题也是明显的！那么我们就来了解一下为这些高性能手机服务的电池技术吧。

聚合物锂电池，刀锋手机必备

聚合物锂离子电池与传统液态锂离子电池主要区别在于电解质的不同。锂离子电池使用的是液体电解质，而聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替，这种聚合物可以是“干态”的，也可以是“胶态”的，这点正好弥补传统锂电池的缺憾。

相 信不少朋友都见过传统手机电池的容貌：除去包装，就是全身“铠甲”——由于采用液体电解质，所以传统的锂电池必须使用“铁罐”等金属容器密封，所以超薄化 设计及形状设计上均受到限制。而锂聚合物电池因为其电解质为胶状，如同橡皮泥一样具有一定的可塑性，可以根据手机内部空间来进行一定的变“形”，很容易将 手机电池的厚度缩小到2~4mm，大约比名片的厚度稍厚一些而已，所以才有了现在薄如刀锋一般的手机。

可任意变形的电池

虽 然锂聚合物电池具有形状灵活的可塑性，但通常是以平板的形式出现，限制了设计者利用它们发挥的空间，同时此类电池的容量也有限。针对这个缺点，LG的研究 人员发明了一种可弯曲及旋转的电缆式电池：这种电池可放进耳机中为你的手机充电，或编进首饰及纺织衣物中，为可穿戴的电子产品供电。

在制作电池时，研究人员首先使用了几束镀有镍和锡(两个活性电极材料)的细铜线，接着将铜线编进金属线中，再将金属线缠绕在一根小圆杆周围，缠好后将圆 杆抽走并拉伸线圈。就这样制造出了一根强力弹簧，直径约1毫米，成为电池的结构支架和阳极，再以铝线将其包覆，之后电镀锂钴氧化物构成阴极，最后在极柱间 加入电解液后添加外层保护层。这样就得到了具有普通锂电池一样性能的可弯曲电池。

可弯曲电池的出现有望突破现有移动电子产品的设计瓶颈，不过该项技术近期内仍无法走进我们的生活，估计在2021年才有望开始大规模生产。

你变形，我超能！新型高性能锂离子电池

想 象一下，有这样一部智能手机，充电只需5分钟，续航可达10小时，很神奇吧？！ 美国科学家不久前就研制出这一种具有革命性的电池。我们都知道，锂离子电 池的储电量是由电池内部的锂离子数量决定的。在由石墨烯组成的传统锂离子电池中，每六个碳原子可容纳一个锂原子。为了增加储电量，科学家采用了石墨烯与硅 结合的方式：硅可以容纳更多的锂原子（每四个硅原子就能容纳一个锂原子，而每六个碳原子才能容纳一个锂原子）、可使能量密度更高，而石墨具有膨胀收缩性 小、不容易变形、破裂的特性，这样一来在保证电池稳定性同时，也可最大程度上增加穿梭于电池中的锂离子数量。

那么，如何才能让充电速度更快呢？电池充电慢是因为锂离子从一个电极流向另一个电极需要一定时间。长期以来，锂离子电池的充电效率一直受到石墨烯形态 的制约：电池中的石墨烯片非常薄，厚度只有一个原子，而面积就显得相当庞大了。充电时，锂离子必须绕过面前的石墨烯片才能就位，它要先向外移动到石墨烯片 的边缘处，然后回到两片石墨烯中间停留，这个过程耗时漫长、颇费周张，导致石墨烯片的边缘经常发生“交通阻塞”。有鉴于此，研究人员自然想到了疏导交通的 方法—-既然决定充电时间的是锂离子在石墨烯层之间的移动速度，那为何不给这些离子开辟几条捷径呢？借助化学氧化技术，研究人员在石墨烯片上钻出了数 以百万计的小孔，每一个小孔的直径都在10到20纳米之间。这样一来，锂离子就能更加自由地在电池中穿行，充电速度也随之提高了。