都2020年了，手机电池为什么还不够用？( 二 ) 电量焦虑

【都2020年了，手机电池为什么还不够用？】1991年，锂离子电池，也就是我们常说的锂电池首次进入商用领域，手机终于获得了持久而稳定的续航。可以说，如果没有锂电池的加持，就没有今天功能强劲的手机和五花八门的APP 。
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炫酷的手机游戏都是耗电大户。图/图虫·创意锂电池和镍镉电池、镍氢电池不一样，后两者在充放电的时候，都是电子和OH-来回跑，镍和其它金属是不动的，锂电池则是锂离子和电子来回跑。
就拿我们现在常用的锂电池来说，它的负极一般是片层结构的石墨，锂原子就“夹”在这些片层之中，而正极，则可以是各种类型的金属氧化物，它呈网格状，锂原子同样也能藏在里面。这种结构的电池的充放电过程，实际就是锂离子逃离“牢笼” ，通过电池中间的隔膜、电子通过导线来回跑而已。
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锂电池工作原理，此处的晶格结构仅为示意，不同的物质晶格结构有所不同。制图/张雨晨
相比于另外两种电池，锂电池容量大，没有记忆效应，发热也少，除了造价贵之外，几乎没有什么缺点。 80后记忆里的那几款超长续航的诺基亚小板儿机，其背后都是锂电池的功劳。
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砸不烂，用不坏，长续航的诺基亚5110 。图/Wikipedia
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5110使用的锂电池。图/Wikipedia今天的锂电池，和之前用的锂电池相比，容量已经提升了数倍，但这种提升速度却依然跟不上时代的步伐。
如今的智能手机，性能先进，都已经快成相机+电脑的结合体了，各种大型软件、即时通信软件都会大量耗电，大屏、120Hz高清屏也会增加耗电，反观我们自己，用手机的时间也是越来越长。
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对于许多人来说，手机已经代替了相机。图/图虫·创意锂电池就不能再发展发展，更加澎湃、持久么？恐怕很难！
想提升锂电池的性能，无非就是提高锂原子的占比而已，现在锂离子电池中的锂原子占比仅不到1% ，看似还有大把的提升空间，但提升后的安全性却无法得到保障，具体的例子这里就不展开了。
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过充、过放，都容易导致锂电池正负极晶格体系的破坏，从而导致鼓包。图/Wikipedia
小贴士：锂电池该如何充电？
锂电池没有记忆效应，但害怕过度放电和充电。过度的放电和充电，会让部分锂原子被死死地“压进”正负极中无法逃脱，导致电池容量减小。所以，锂电池一般可以在还剩20%电量的时候充电，充到90%的时候结束充电。
不过，现在手机的锂电池中都有保护电路，会在过度充电时切断电路，尽管如此，还是尽量避免充电过夜。
另外，在充电期间玩手机游戏，也会导致电池温度提升，寿命缩短。
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我们的电量焦虑，什么时候才能解决？
能从根本上解决电量焦虑的方法，还是改进电池。
科学家们至今还没有放弃锂电池，硅和锂金属都被认为是可以作为负极的潜在材料，几年前，新加坡南洋理工大学的科学家曾尝试用二氧化钛凝胶代替石墨，但这种改进只是让充电变得更快，电容量却不见增加。
以硫为阳极的锂硫电池是在短期内最有可能成功的技术之一，只不过，锂硫电池在连续充电后电解液迅速降解的问题很难解决。
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锂电池的革新，不仅关乎到手机电量，还决定了电动汽车是否可以真正取代燃油车，图中为尼桑电动车底盘上的电池块。图/Wikipedia
除此之外，人们还尝试使用固态物质代替锂电池里的电解液，这样就没有刺破短路的风险了。但固态物质与阴阳两极的接触可没法做到液态物质那么紧密，电导率也难以提升。
在锂电池之外，燃料电池也为电池的未来提供了一种新的可能性，比如氢能源汽车如今已经在日本上市了，但这种电池能否用在手机上，还是个未知数（听说苹果就在研发氢能源手机）。