手机上常用的锂电池化学原理是什么？电池容量是怎么计算出来的？

化学原理

移动设备中使用的电池是化学工程的杰作：将大量的电量存储在一个小小的方块中，就可以让移动设备持续运行好几个小时。它是怎么工作的？如何才能发挥它的最大效用？

现代移动设备多数都使用锂电池，主要包含两个部分：一对电极和存在于它们之间的电解液。电极的材料有很多种，可以是锂，也可以是石墨，甚至可以是纳米线，但无一例外都要依赖锂这种化学成分。这是一种活性金属，因此容易与其他元素合成。纯锂的活性极高，甚至会在空气中自燃，所以多数电池都使用更加安全的钴酸锂。

两个电极之间是电解液，通常是一种液态有机溶剂，使得电子可以在其中流动。当锂电池充电时，钴酸锂分子可以俘获电子，然后在电池使用过程中释放电子，从而支持手机的运行。

锂电池是最常见的一种电池，因为它可以在最小的空间内存储最多的电量。这需要通过能量密度来衡量，也就是每千克电池所能存储的电量，以瓦时(wh)为单位。锂电池的能量密度一般在150至250瓦时/千克之间，而镍氢电池仅为100瓦时/千克。换句话说，锂电池比其他类型的电池更小、更轻，因此能够压缩设备的体积，但依然可以保持较长的电池续航时间。

上述化学过程可以归纳如下：设备中的电池可以存储电量，之后，内部的化学物质便会以任何可能的方式释放电量。但这同样会出现问题，例如，最新的波音787梦想客机的电池就会在飞机停靠时出现着火故障。

这是锂电池的缺陷之一：倘若电池放电过度，内部的化学物质便会分解，生成过量的氧化锂，从而燃烧，并生成更多的氧化锂，如此反复。化学家称之为热失控，普通人看到的是着火，这也是波音787被美国特种管理局(FAA)禁飞的原因。由于电池被刺破后也会发生同样的情况，因此美国运输安全管理局(TSA)建议飞机乘客将电池小心放置于随身行李中，而不要托运。

电池容量

电池容量的单位是毫安时(mAh)，代表的是一块电池所能提供的整体电量。例如，倘若一块电池容量为1000毫安时，便可以在1小时内持续供应1000毫安的电流。如果你的设备电流为500毫安，那么这块电池的使用时间大约为2小时。

不过，一款设备的电池续航时间要更加复杂一些，因为特定设备的具体耗电量取决于它所执行的任务。倘若这款设备的屏幕点亮、无线传输功能开启、处理器全速运行，便会比屏幕关闭、无线传输功能关闭、处理器闲置时消耗更多的电量。

正因如此，消费者应当更加谨慎地对待厂商宣称的电池续航时间——他们可能会通过调低屏幕亮度，或是关闭部分组件的方式来延长续航时间。如果你感到好奇，可以使用一些专门的应用来监测移动设备的耗电量和电池状态，Android中的BatteryMonitorWidget和iOS中的BaterryLifePro都可以实现。