電池作爲手機的動力來源,軟硬件的工作都需要它來帶動。

那麼大家知道電池的工作原理嗎?小小電池裏藏着什麼祕密呢,讓我們來一探究竟吧~

我們天天使用的手機電池其實是鋰電池,它是一種可充電電池,由於電極材料中使用鋰元素作爲主要活性物質而得名。鋰電池集容量大、重量輕、壽命長、無記憶效應(隨需隨充)等才華與美貌於一身,在智能手機應用中大放光彩。

鋰電池結構主要有兩大塊:電芯和保護電路。電芯由正極、負極、電解液、隔膜等組成,正負極浸潤在電解液(填充在兩極之間的物質)中,中間是防止正負極直接接觸的隔膜。電芯相當於鋰電池的心臟,擔當儲能職責。保護板則相當於鋰電池的大腦,當電池過充、過放、短路時,保護板通過切斷充放電迴路保護電池。

(鋰電池結構示意圖)

鋰電池區別於其他電池體系的地方在於,它是靠着鋰離子在正負極之間來回穿梭,實現儲存和釋放電量。鋰離子從正極脫出嵌入負極時充電,從負極脫出嵌入正極則放電。

充電時,鋰離子從正極脫出,“跳進”電解液裏,通過電解液“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞,“游泳”到達負極,與通過外部電路跑到負極的電子結合在一起。

放電時,鋰離子從負極“跳進”電解液裏,“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞,“游泳”到達正極,與跑回來的電子再次“牽手成功”。我們通常所說的電池容量,就是指放電容量。

(鋰電池工作原理示意圖)

電池充放電過程中,鋰離子樂此不疲地以“正極-負極-正極”來回運動。如果把鋰電池形象比喻爲一把搖椅,搖椅的兩端爲電池的正負兩級,鋰離子就像優秀的運動健將,在搖椅的兩端來回奔跑。所以,鋰電池還有一個可愛的名字:搖椅式電池。

由於鋰的化學性質很活潑,決定了電池不能被過充、過放、過流、短路及超高溫充放電。因此,鋰電池一般都是和保護板一起出現。下圖爲電池板保護電路示意圖,正常狀態下,電池板U1的DO和CO都輸出高電壓,U2的兩個MOSFET都處於打開狀態,電池可以自由充電和放電。

(電池板保護電路示意圖)

過充電保護:電池電量充滿後繼續充電,會影響電池壽命。當U1檢測到電壓達到過充保護門限時,CO輸出低電平,MOS管開關2關閉,充電迴路關斷,充電器無法再對電池充電,實現過充保護。

過放電保護:過放就是電量過度使用,甚至手機自動關機,過放電會給電池帶來不可逆的耗損。當U1檢測到電壓低於過放保護門限時,DO輸出低電平,MOS管開關1關閉,放電迴路關斷,電池無法繼續放電,實現過放保護。

過電流保護:當電池放電電流超過允許值時,會導致電池損傷。正常情況下,電池對負載進行放電,電流經過兩個串聯MOS管開關,VM檢測兩個MOS管的壓降電壓爲U。當U大於一定值時,DO輸出低電壓,MOS管開關1關閉。此時,放電迴路電流爲零,實現過電流保護。

鋰電池充放電過程主要是鋰離子的脫附和嵌入,但不可避免會存在一些副反應,例如:電解液分解,金屬鋰沉積(析出)。這些副反應都會導致鋰電池的老化,只是快與慢的差異罷了。

一般來說,鋰電池循環充電1~2年之後,電池的容量會下降到最初的85%左右,也就是說電池的壽命開始減短,這時候你就會感覺電池不如以前了。累積到一定耗損後,我們可以去售後換一塊新電池,或者直接換新機,讓手機帶給我們的便利和精彩,持久不停。

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