改變世界的鋰離子電池獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)是眾望所歸。鋰離子電池現(xiàn)在已經(jīng)深入到了生活中的方方面面，它讓電子設(shè)備更加輕量、續(xù)航更加持久，比如你現(xiàn)在能用手機(jī)看到這篇文章就離不開鋰離子電池。

說到鋰離子電池，現(xiàn)在我們的生活已然離不開它，相信大家對(duì)于它的原理、歷史之類的都比較熟悉了，今天咱們劍走偏鋒，來給大家聊一聊鋰離子電池鮮為人知的一面。

鋰電池？鋰離子電池？聚合物鋰電池？

可能有些朋友已經(jīng)注意到了，前面我們說的一直都是“鋰離子電池”，但平時(shí)大家應(yīng)該有聽到過鋰電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池等各種各樣的名詞，并且被這些名詞搞的七葷八素的。加下來咱們就來捋一捋。

其實(shí)鋰電池的概念很混亂，沒有一個(gè)很統(tǒng)一的說法，姑且看一下國(guó)標(biāo)（其實(shí)是推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）里面是怎么說的吧。《電工術(shù)語原電池和蓄電池》（GB/T 2900.41-2008）中把鋰電池定義為“含非水電解質(zhì)，負(fù)極為鋰或含鋰的電池”，可以是原電池也可以是蓄電池。這個(gè)范圍就很寬泛，只要負(fù)極含鋰，電解質(zhì)是非水的就行。平時(shí)更多的是把負(fù)極是金屬鋰的一次電池叫做鋰電池，也叫鋰原電池，這類電池是不能充電的，代表性的有鋰-二氧化錳電池、鋰-氟化碳電池、鋰-亞硫酰氯電池。

"鋰離子電池則是為了與鋰電池相區(qū)別而發(fā)明出來的一個(gè)詞語。"前Sony高級(jí)執(zhí)行副總裁兼首席技術(shù)官西美緒（Yoshio Nishi）解釋說，負(fù)極的鋰碳化合物中的“鋰”是以離子的形式存在的，而正極的LiCoO2是離子化合物，鋰也是以離子形式存在的，電池中沒有金屬鋰的存在，因此叫做“鋰離子電池”，得了諾獎(jiǎng)的就是它。顯然，鋰離子電池是可充電電池。

滿電態(tài)的負(fù)極，金色的是LiC6，鋰并沒有以金屬單質(zhì)的形式存在，將鋰離子電池充好電后拆解，圖中是在手套箱中操作，千萬別自己拆解充好電的鋰離子電池，LiC6在空氣中會(huì)自燃，也最好別自己更換手機(jī)電池，有可能操作不當(dāng)把電池劃破了，搞不好會(huì)起火爆炸。

所以當(dāng)你以后聽到有人說鋰電池得了諾獎(jiǎng)，或者說手機(jī)上用的是鋰電池的時(shí)候，你大可以禮貌而不失微笑地指出：那不是鋰電池，是鋰離子電池（ lithium-ion batteries）。裝B之后飄然而去，深藏功與名！

至于鋰聚合物電池，其實(shí)就是鋰離子電池，也叫聚合物鋰離子電池。和傳統(tǒng)的鋰離子電池相比，不一樣的地方在于它的外殼是鋁塑膜，然后就沒啥大的差別了。換個(gè)殼就可以改個(gè)高大上的名字，真讓人頭疼。所謂鋁塑膜，就是兩層聚丙烯之間夾著一層鋁箔，鋁箔是用來防止空氣中的水透過聚丙烯進(jìn)入電池內(nèi)部的，用鋁塑膜做外殼的好處就是可以減輕電池的重量。

還有種“凝膠聚合物鋰離子電池”，它用的電解質(zhì)比較特殊，像一般的鋰離子電池用的電解液是液態(tài)的，而它用的是凝膠態(tài)的，emmm，從吃貨的角度來說，就和果凍一樣的。

鋰離子電池的容量與能量

現(xiàn)在的手機(jī)屏幕是越做越大，相應(yīng)的耗電量也增加了。所以，在不影響外觀的情況下，手機(jī)電池的容量也就成了一個(gè)很重要的選購指標(biāo)，畢竟誰也不想用著手機(jī)的同時(shí)還拖著長(zhǎng)長(zhǎng)的充電線吧。

我們知道一般鋰電池廠家衡量手機(jī)電池容量的單位是mAh，高中知識(shí)告訴我們，這是電量的單位，還需要乘上個(gè)電壓才是能量的單位。

電池容量計(jì)算方法：

電池能量計(jì)算方法：

等等，手機(jī)消耗的明明是能量，怎么用個(gè)電量的單位來衡量它？！這其實(shí)是因?yàn)樵谑謾C(jī)這類便攜式電子設(shè)備中，為了減小電池的體積，鋰離子電池的正極使用的都是鈷酸鋰，這種正極材料具有很高的壓實(shí)密度。正因?yàn)槭謾C(jī)電池的正極用的都是同一種材料，所以電池的電壓都比較接近（理論上是3.7V，這個(gè)具體和不同電池生產(chǎn)商的工藝有關(guān)），再加上手機(jī)里面往往只有一塊單體電池，只用容量其實(shí)就可以衡量電池儲(chǔ)存能量的大小。

但是電腦上的電池卻會(huì)同時(shí)標(biāo)注電池的容量（電量）和能量。這是因?yàn)椋娔X中不只有一塊單體電池啊，里面有很多塊電池串并聯(lián)，形成了電池組，就不能用電池的容量來衡量了。高中知識(shí)告訴我們：同一型號(hào)的電池，電池并聯(lián)后，電池組的電壓不變，但會(huì)增加電池組的容量；電池串聯(lián)，電池組的容量不變，但是會(huì)增加電池組的電壓。

電池串聯(lián) | 來源：batteryuniversity.com

所以，衡量電池的續(xù)航能力，還是看能量比較靠譜，自己動(dòng)手算一算。

鋰離子電池使用指北

曾經(jīng)聽有人說過，剛買回來的手機(jī)前幾次使用的時(shí)候，要先充滿電，再把電量耗盡，反復(fù)幾次，說是此法才能將電池激活，電池的壽命會(huì)更長(zhǎng)。

當(dāng)聽到這個(gè)說法的時(shí)候，我頓時(shí)就在風(fēng)中凌亂了。這哪是讓鋰離子電池電池長(zhǎng)壽，分明是讓鋰離子電池短命啊。如果把時(shí)間倒退個(gè)二十年，這個(gè)說法是沒有很大問題的。因?yàn)槟菚r(shí)使用的還是鎳氫電池，它有所謂的“記憶效應(yīng)”，就是電池放久了之后鎳極板上的晶體會(huì)變得粗大，影響和電解液的接觸，導(dǎo)致容量下降。進(jìn)行幾次完全的充放電能讓晶粒細(xì)化，讓容量部分恢復(fù)，這就是所謂的“激活”。

鎳氫電池 | 來源：Wikipedia

而現(xiàn)在手機(jī)早已經(jīng)用上了鋰離子電池。前面已經(jīng)說了，鋰離子電池是基于鋰離子在插層化合物中嵌入脫出，并不存在著什么“記憶效應(yīng)”。所以剛買來的手機(jī)，直接使用用就行，并且可以隨用隨充，不需要特定某一階段充電。

又有人問，鋰離子電池的循環(huán)壽命只有500次左右，那么要怎樣才能讓鋰離子電池壽命延長(zhǎng)？

鋰離子電池的循環(huán)壽命一般是定義為：鋰離子電池進(jìn)行深度充放電時(shí)，其容量能保持在80%以上的循環(huán)次數(shù)。從這兒可以看出兩個(gè)關(guān)鍵詞：深度充放電和80%。深度充放電容易破壞鋰離子電池中的微觀結(jié)構(gòu)，使得容量降低。但是我們的手機(jī)有保護(hù)機(jī)制，是沒法對(duì)電池進(jìn)行深度充放電的，那得要用電池廠的專門設(shè)備才行；其次，鋰離子電池的容量在80%以下并不是說它不能用，只是會(huì)讓用戶覺得電池不耐用了。

如果鋰離子電池在工廠測(cè)試時(shí)的壽命有500次，那么我們平時(shí)使用的壽命肯定是要大于500次的。因?yàn)槲覀兤綍r(shí)正常使用做不到對(duì)電池深度充放電，電池容量衰減沒那么厲害。至于如何讓鋰離子電池更長(zhǎng)壽，我們所能做的就是別對(duì)電池深度充放電，也就是要對(duì)鋰離子電池淺充淺放：沒充滿電就用，沒放完電就充。但這樣子做實(shí)在是影響玩手機(jī)的樂趣啊，所以有個(gè)更折衷的方案：手機(jī)充滿電后再使用，還剩20%的電的時(shí)候就充電，別等到手機(jī)自動(dòng)關(guān)機(jī)了才去充電。為啥是20%？不知道大家有沒有這樣的經(jīng)歷，在我們玩游戲正在團(tuán)戰(zhàn)的時(shí)候，突然跳出電量低于20%，遇到這種情況本人是十分崩潰的，那么遇到這種情況基本上玩家也就“死”了，還不趕緊去給手機(jī)充電。

手機(jī)電量恐懼癥

其實(shí)在大多數(shù)時(shí)候，我們使用手機(jī)的那些不良習(xí)慣工程師們?cè)缇涂紤]到了，大可不用自己瞎操心，正常使用就好。手機(jī)電池正常使用兩三年還是扛得住的，兩三年到了，手機(jī)其實(shí)也差不多該換了。

參考資料

[1] https://cen.acs.org/people/nobel-prize/Who-will-win-the-2019-Nobel-Prize-in-Chemistry/97/web/2019/10

[2] Nishi Y. The development of lithium ion secondary batteries[J]. Chemical Record, 2001, 1(1): 406-413.

[3] https://batteryuniversity.com/index.php/learn/archive/memory_myth_or_fact

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