首页 > xxx Grils >如何将手机的电池寿命翻倍?
2018
02-22

如何将手机的电池寿命翻倍?


移动电话怎么可能做这么多召唤车,订购食品杂货,进行视频通话,计数脚步 - 但仍然如此迅速地消耗功率?对于那些引人入胜的智能设备,所需的持续充电似乎过时了。为什么没有人制造出更好的手机电池?

“要使电池可以持续使用一周或更长时间,您需要寻找更节能的电池 - 这是您寻找的最基本的东西,”Venkat Srinivasan说,他是一位指导能源的材料科学家存储和劳伦斯伯克利国家实验室的分布式资源部门。

能量密度是指存储在电池内的能量的量。例如,要将手机或笔记本电脑的电池电量延长一周,需要研究人员在未来几年内将电池的能量密度提高一倍。最近对手机电池的改进使能量密度每年增加大约5%到6%,这意味着在智能手机或笔记本电脑上可以多花一些时间。 “

”我不认为明天会有新技术出现,突然间看起来我们的能量翻了一番,“Srinivasan说。 “当新技术进入时,它将分阶段推出。”

电池技术的突破相对较少。最后一次出现在20世纪90年代,随着可充电锂离子电池的问世。 “电池是非常复杂的物体,”SLAC国家加速器实验室的材料科学家Michael Toney说。 “复杂性使得很难获得任何持续改进。”

托尼表示,在未来五年内将iPhone电池续航时间加倍的前景并非毫无道理,但除此之外,还需要大幅度的发展。他是观察电池充电和放电的团队的一部分,可以更好地预测电池持续的时间 - 以及如何改进电池技术。

除了想方设法增加两次充电之间的时间量外,还需要考虑循环寿命 - 也就是说,一个电池可以完全充电和放电多少次直到电池开始减少,通常为80%它的原始能力。据苹果公司称,iPhone可以在此之前处理500个充电周期,而MacBook和iPad可以每个周期完成约1000个周期。

更好的电池

改进未来的电池需要优化电池中储存的能量,同时也考虑到便携性,重量和体积。制造功率更强的电池的一种方法是寻找能够容纳更多离子的新材料。 (手机或笔记本电脑中的传统电池具有液体电解质,当电池充电和放电时,锂离子和电子在两种材料之间来回穿梭)。硅是替代现在由石墨组成的阳极的候选材料。 Srinivasan说:“但我们不只是将硅芯片倒入电池中,并希望它能正常工作,因为它不起作用。 “相反,我们将硅一点点地引入到现有的阳极材料中。”思路是:添加剂将缓慢提高电池的能量密度,直到研究人员达到电池中硅含量明显更多,石墨含量更少的程度。

在阴极端,硫很可能会替代目前使用的金属氧化物,如氧化钴。根据Srinivasan的观点,另一个需要改进的领域是在电池中使用镁而不是锂。最近的研究表明,镁可以具有双倍的充电速度,并且可以容纳两倍于锂的充电量。 (铝也是另一个可能的竞争者,因为它可以容纳三倍于锂的电子量。)但是这些材料的使用在实验室环境中仍在探索之中,并且在它们被引入市场之前还需要一段时间,然后被广泛使用。

研究人员也在探索如何通过挤出不储存能量的组件来增加电池的功率,从而使活动部件变得更大,提高能量密度,并为消费者提供更持久的充电。

永远的电池

许多国家 实验室和研究机构获得资金以实现电池突破,但大部分资金用于改进电动车辆,而不一定是移动设备。但是,由于电池密度,循环寿命和安全性是构建更好电子设备的重要组成部分,有时这种技术可以缩减为移动设备。缩放也是一个经济问题。移动设备中电池的成本很小,但在汽车中,电池可能占标签价格的很大一部分。因此,钴氧化物是大多数手机电池中的阴极材料,太贵而不能用于车辆。但缩小面临的问题也是如此。没有液体组分的固态电池是电动汽车电池未来的一个关键方面。但根据加拿大滑铁卢大学的化学家Linda Nazar的说法,他也致力于开发下一代电动汽车的电池,这项技术对于移动设备的发展阶段来说太过遥远了。问题不仅包括经济和研究经费,还包括安全。纳扎尔说:“当你将很多能量包装到一个小包里时,安全问题也会成为问题。她指出,该领域的一些进步,如更高效的固态电池,可能无法有效缩小以用于移动设备。近年来对移动设备电池的需求有所增加,并且电池已经改进以满足这些需求。 “你可以在笔记本电脑上看到这一点 - 只要你将更高容量的电池装入设备,当然就有机会让电池做更多的事情。”

研究人员已经在制造更好的电池,但变化缓慢 - 几乎在不知不觉中。 “他们注意到,他们拥有比两年前更快的处理器或更亮的屏幕,”纳扎尔说。 “移动设备的电池已经得到了改善。只是人们不一定会注意到。“