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手機電池越來越不耐用的原因有什么

鉅大LARGE  |  點擊量:1272次  |  2020年09月17日  

關(guān)于手機電池,也就是鋰離子電池來說,它是有使用的壽命時間的,也就是因為它的化學原理決定的,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,實際上,關(guān)于普通的鋰離子電池來說,它的壽命是可以達到兩三年的。


那么,現(xiàn)在重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,手機的制造廠商們,重要是對其他的手機部件的用電量進行優(yōu)化改造,重要是控制芯片的制程,同樣的道理,制程越小的芯片,它所要的電能就越小,所以,在電池容量相同的情況下,采用制程小的芯片的手機,它的使用時間就會比較長一點。


還有一種普遍使用的方法,就是新增電池的容量。目前的許多的手機廠商制造出來的號稱能夠長時間的的手機,重要用的都是容量比較大的電池,但是,這樣的話也會帶來問題就是,電池越來越大,手機也越來越大的。


當然,先在也有一些手機廠商,關(guān)于電池本身做出了改變,重要是運用了快充的技術(shù),通過對手機充電時,增大它的效率的電壓還有電流,來提升了充電時的效率,從而能夠短時間內(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)時間更長。由SLAC的斯坦福材料與能源科學研究所的教員、斯坦福材料科學教授威廉崔領(lǐng)導(dǎo)的一個國際研究小組今天發(fā)表了這些發(fā)現(xiàn)。天然材料.以前,它有點像一個黑匣子,麻省理工學院教授、這項研究的另一位負責人馬丁巴贊(MartinBazant)說。你可以看到材料工作得很好,某些添加劑似乎也有幫助,但你不能確切地了解鋰離子在這個過程的每一步都會往哪里走。你只能嘗試發(fā)展一種理論,并從測量中倒退。有了新的儀器和測量技術(shù),我們開始對這些東西的工作原理有了更嚴格的科學理解。爆米花效應(yīng)任何乘坐過電動巴士、使用過電動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-停止功能與內(nèi)燃機和儲存風能和太陽能的電網(wǎng)。更好地理解這種材料和其他類似材料可能會導(dǎo)致更快的充電,更長的壽命和更耐用的電池。但直到最近,研究人員還只能猜測能讓它發(fā)揮用途的機制。當鋰離子電池充放電時,鋰離子從液體溶液中流入固體儲藏室。但是一旦進入固體,鋰就會重新排列,有時導(dǎo)致材料分裂成兩個不同的相,就像油和水混合在一起時分開相同。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,從而縮短電池壽命。


在這項研究中,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的。在伯克利實驗室的高級光源(Als)上,他們使用X射線顯微鏡放大了這個過程,讓他們能夠描繪出鋰的濃度隨時間的變化。上游游以前,研究人員認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方向穿過大部分物質(zhì),就像鮭魚游向上游相同。但是,在仔細研究他們的數(shù)據(jù)時,研究人員注意到,鋰在材料表面的運動方向與根據(jù)先前模型預(yù)測的方向完全不同。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,從而縮短電池壽命。學分:斯坦福大學/三維圖形他們與英國巴斯大學(UniversityofBath,UK)化學教授賽義夫伊斯蘭(SaifulIslam)合作,開發(fā)該系統(tǒng)的計算機模型和模擬。這些研究表明,鋰離子在材料表面向另外兩個方向移動,從而使磷酸鐵鋰成為三維導(dǎo)體。事實證明,這些額外的途徑是有問題的物質(zhì),促進爆米花相同的行為,導(dǎo)致它的失敗,覺清說。假如鋰可以在表面移動得更慢,它將使電池更加均勻。這是發(fā)展更高性能和更長壽命電池的關(guān)鍵。電池工程的新前沿-離子電池確實是新的前沿,他說。我們已經(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這項研究,研究人員將繼續(xù)將建模、仿真和實驗結(jié)合起來,試圖用SLAC的Linac相干光源(LCLS)等設(shè)備,在許多不同的長度和時間尺度下,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單個離子跳躍。


來自俄羅斯國家研究核子大學(俄羅斯)的研究人員則在延長鋰離子電池使用壽命上有了新突破,他們正在研制含鎳-63納米團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、動脈血壓監(jiān)測系統(tǒng)、遙控物體和微型機器人以及能夠長期工作的獨立系統(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候都更感興趣的項目,開發(fā)納米技術(shù),以微型化技術(shù)設(shè)備,重要是納米電子系統(tǒng)。在創(chuàng)造將納米電子學和機械元件結(jié)合起來的微機電和納米機電系統(tǒng)方面的最新成就可以使開發(fā)微觀物理、生物或化學傳感器成為可能。然而,微型電池的缺乏為微機電系統(tǒng)和納米機電系統(tǒng)供應(yīng)動力,阻礙了這類設(shè)備的大規(guī)模引進。今天,科學家們正在研究制造微型鋰離子電池、太陽能電池板、燃料動力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)。另一種為先進的微機電和納米機電系統(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誤或長期維護的情況下工作。鎳-63的獨特性能


熱電轉(zhuǎn)換被認為是將放射性衰變能量轉(zhuǎn)化為電能的最方便的方法之一。但科學家們也在研究β-伏打電池及其實際應(yīng)用。通過在微型電池中安裝一種發(fā)射軟β輻射的無線電同位素,可以保護用戶和附近的物體免受輻射。因此,這種電池將有廣泛的應(yīng)用。梅菲的研究人員研究了納米團簇鎳膜的電物理性質(zhì),并選擇了實驗的最佳參數(shù),目的是建立一個系統(tǒng),有效地將鎳-63同位素的β衰變能量轉(zhuǎn)化為電能。鎳-63同位素是β-伏打過程中最有前途的放射性核素之一。這種軟β輻射發(fā)射器的半衰期很長,為100.1年。因此,這個獨特的元素非常適合為不要高輸出的各種系統(tǒng)供電。


彈性、相對惰性和易于加工的鎳是一種有效的金屬,就其性能而言.它不必在集裝箱內(nèi)儲存和運輸。研究人員正試圖提高當前系統(tǒng)的效率,將鎳-63元素的β衰變能量轉(zhuǎn)化為電能,并尋找替代的物理系統(tǒng)。這種方法很有希望。梅菲的研究人員正在使用新的方法梅菲物理技術(shù)計量問題學院的助理教授PyotrBorisyuk說,研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種不尋常的物理系統(tǒng),可以在納米結(jié)構(gòu)的鎳薄膜中出現(xiàn)二次電子,并大大增強β粒子一連串非彈性碰撞所引起的電流信號。他指出:相對來說,制作一個實驗系統(tǒng)是相對容易的,該系統(tǒng)由密集填充的鎳納米團簇組成,納米粒子在氧化硅表面的梯度分布,這是一種寬帶介電,取決于它們的大小。


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