钜大LARGE | 点击量：636次 | 2021年03月22日
新能源板块大涨背后，锂电池是如何改变人类历史的
最近新能源板块一片飘红，欣欣向荣，今天我们来聊聊电池，手机电池的发展与工作原理。
一、电池的工作原理
能把化学能、光能、热能等直接转换为电能的装置称为电池，它又有化学电池、太阳能电池、核电池等等类型，而我们通常说的电池一般都是指化学电池。
实用的化学电池又分为：原电池和蓄电池，我们日常生活中接触到的电池，基本都是蓄电池。蓄电池使用前需要先充电，之后可以放电使用，它在充电的时候，是把电能转化为化学能，放电的时候，化学能转化为电能。
电池放电的时候，电流由正极经过外电路到负极，在电解液内，正负离子分别向两极迁移，电流从负极到正极，放电时两个电极都有发生化学反应，电路断开或其中化学反应物耗尽会停止放电。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
根据电池内部使用的物质不同，蓄电池有可充电的，也有不可充电的，有些化学反应是可逆的，有些不可逆。
而电池的蓄电放电能力多少与速度就与其材料息息相关。
二、手机电池的发展史
手机的电池基本可以分为三个阶段：镍镉电池→镍氢电池→锂电池
从这三个阶段名字，我们就可以看出来，电池主要使用的化学元素在变化，电池内的技术革新就更多了，我们现在甚至可以说，如果没有锂电池，就没有现如今的移动智能生活。
在80年代，手机初期，还叫做“大哥大”，从名字就能看出来它块头很大，之所以大主要就是电池很大，后来一段时间内谁家手机越小，谁就能抢占更多市场份额。
90年代，镍氢电池出现，它相对更小也更环保一些，摩托罗拉的的明星产品StarTAC便使用的是镍氢电池，因其足够的小而颠覆人们的认知，96年发售的一代StarTAC328，是世界上首款翻盖手机，机身重量仅有87克。
90年代初期锂电池也已经面世，92年索尼自研发的锂电池投入到自家产品使用，但因为售价昂贵和电量没有任何突出优势，仅仅只自家产品使用。后续随着锂电池材料技术革新，制造技术进步，使其容量和成本均有改善，逐渐获得更多厂商青睐，锂电池时代宣布正式到来。
三、锂电池与诺贝尔奖
虽然手机更新换代发展极快，但是手机电池相对发展缓慢，根据调查数据，每10年电池的容量才增加10%，想要在短期内大幅提升手机电池容量几乎不太可能，因此手机电池领域也有无限可能和潜力。
2019年的诺贝尔奖化学奖，授予约翰·古迪纳夫教授、斯坦利·威廷汉教授和吉野彰博士，表彰他们在锂电池领域做出的突出贡献，约翰·古迪纳夫教授是目前为止最年长的诺奖获得者，并且依然还奋斗在科研一线，其实在他们获奖之前每年都有人预测锂电池的相关是否会获奖，锂电池的进步对社会影响与贡献实在是太大了，他们的获奖实至名归。
上世纪70年代中东战争导致第一次石油危机，人们开始意识到摆脱石油依赖的重要性，纷纷投入到能代替石油的新能源中，各国在研发电池上的热情也空前高涨，古迪纳夫就是深受石油危机影响，他希望能够在能源替代上做出贡献。
作为在大爆炸中最初几分钟内产生的古老元素，锂，最初它是以锂离子形式在19世纪初被瑞典化学家发现，它极为活泼，弱点是反应性，但同时这也是它的优点。
使用纯锂作为阳极的电池充电时，会导致锂枝晶的形成，这些锂枝晶会使电池短路，引起火灾甚至爆炸，不过科研人员从未放弃对锂电池的研究。
诺奖的三位得主：斯坦利·威廷汉在20世纪70年代初开发出一种可在室温下工作的可充电的锂电池，是第一块功能齐全的锂电池，他利用了锂释放其外层电子强大驱动力；
威廷汉的电池可以产生略多于2伏特的电压，1980年，古迪纳夫发现在阴极中使用钴酸锂作为材料的电池产生的电压可以提升2倍，他将电池的电势提高了一倍，高能量密度的极阴材料分量很轻，但可以制作出性能更强劲的电池，这位开发更实用的电池创造了更好条件；
1985年吉野彰开发了第一个可商用的锂离子电池，他选择古迪纳夫使用的钴酸锂作为阴极，并成功地用碳代替了锂合金作为电池的负极，他开发出了具有工作稳定、重量轻、容量大有点的锂电池，这种电池变更安全，自燃风险大大降低。
正是他们的研究，推进了锂电池走入万千电子产品，让我们能享受现代化的移动生活，锂电池为无线、无需化石燃料的新型社会创造了合适的条件，极大地造福了人类。
科技永不停步
当年的大哥大，充电10小时，通话35分钟，而如今，我们的手机迭代不断，我们不会像过去一样被充电问题束缚很久，但是科技永不止步，我们始终还在探索更大容量、更小体积、更持久续航的路上。
时至今日，锂电池的枝晶问题依然像幽灵一样困扰科研人员，面对这个重大安全隐患，世界各国科学家仍在努力，诺奖得主古迪纳夫在90岁高龄还毅然决然投身于固态电池的研发中。
朋友你对新能源有什么看法，对未来电池领域有何展望，你对未来手机又有什么期待？
欢迎留言讨论，请关注科普黑洞，为您带来更多趣味科普。
