電池作為手機的動力來源,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?小小電池裡藏着什麼秘密呢,讓我們來一探究竟吧~
我們天天使用的手機電池其實是锂電池,它是一種可充電電池,由于電極材料中使用锂元素作為主要活性物質而得名。锂電池集容量大、重量輕、壽命長、無記憶效應(随需随充)等才華與美貌于一身,在智能手機應用中大放光彩。
锂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。電芯相當于锂電池的心髒,擔當儲能職責。保護闆則相當于锂電池的大腦,當電池過充、過放、短路時,保護闆通過切斷充放電回路保護電池。
(锂電池結構示意圖)
锂電池區别于其他電池體系的地方在于,它是靠着锂離子在正負極之間來回穿梭,實現儲存和釋放電量。锂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,锂離子從正極脫出,“跳進”電解液裡,通過電解液“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞,“遊泳”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,锂離子從負極“跳進”電解液裡,“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞,“遊泳”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。
(锂電池工作原理示意圖)
電池充放電過程中,锂離子樂此不疲地以“正極-負極-正極”來回運動。如果把锂電池形象比喻為一把搖椅,搖椅的兩端為電池的正負兩級,锂離子就像優秀的運動健将,在搖椅的兩端來回奔跑。所以,锂電池還有一個可愛的名字:搖椅式電池。
由于锂的化學性質很活潑,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,锂電池一般都是和保護闆一起出現。下圖為電池闆保護電路示意圖,正常狀态下,電池闆U1的DO和CO都輸出高電壓,U2的兩個MOSFET都處于打開狀态,電池可以自由充電和放電。
(電池闆保護電路示意圖)
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,充電回路關斷,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檢測到電壓低于過放保護門限時,DO輸出低電平,MOS管開關1關閉,放電回路關斷,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,會導緻電池損傷。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管的壓降電壓為U。當U大于一定值時,DO輸出低電壓,MOS管開關1關閉。此時,放電回路電流為零,實現過電流保護。
锂電池充放電過程主要是锂離子的脫附和嵌入,但不可避免會存在一些副反應,例如:電解液分解,金屬锂沉積(析出)。這些副反應都會導緻锂電池的老化,隻是快與慢的差異罷了。
一般來說,锂電池循環充電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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