手機發(fā)熱的原因及解決方法手機也是& ampquot怕冷& ampquot？冬天沒電？原因原來是這樣的

轉(zhuǎn)眼間，天氣又冷了。北方雖然有暖氣，每天吃冰淇淋也夠暖和，但是出門就面臨40度左右的溫差，有點尷尬。

如果你口袋里的智能手機真的是a & ampquot智能手機& ampquot，那么它肯定不& amp#039;我不想出去受涼。為什么？因為& ampquot生活酒吧& ampquot手機的力量，在這個季節(jié)總是以驚人的速度下降。

圖庫版權(quán)圖片，未經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載。

這個季節(jié)，有一件事對折扣很有決定性?！?strong>電池的續(xù)航.北方冬季電動車續(xù)航里程可能不到夏季的30%。手機關機速度不要太多。

網(wǎng)上有一個生動的描述：我冬天有急事要出門。拿起手機一看，還有50%的電量。到了目的地，我拿起手機一看，剛才還是綠色的電池圖標不知道什么時候變成了紅色的20%.你驚訝地盯著它看，眼前就變成了1%。你大驚失色，怒不可遏，在手機上搓手，卻還能& amp#039;不要停止手機變冷的身體.

難道我們就要眼睜睜看著手機的電量在大冷天里一點點耗盡嗎？在討論對策之前，讓我們先看看。#039;讓我們來看看電池是如何工作的。#039;標準普爾。quot停電的困境及對策。quot就形成了。

寒冬下的鋰電池續(xù)航困境

電池，生活中不可或缺的東西。在每一個可以& amp#039;有線電力網(wǎng)覆蓋不到，有電池。在手機、筆記本電腦、數(shù)碼相機中，基本都使用可充電鋰離子電池。目前，電動汽車的核心組件也是一種大型鋰離子電池,電動汽車發(fā)展勢頭良好，其性能優(yōu)于直接決定了汽車能跑多快、跑多遠.

圖庫版權(quán)圖片，未經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載。

電動汽車現(xiàn)在可以& ampquot卷土重來& ampquot，鋰電池功不可沒。為什么電動車會卷土重來？電動車曾經(jīng)富可敵國。

電動汽車的歷史可以追溯到19世紀末20世紀初的相比于內(nèi)燃機汽車早了半個多世紀. 1834年，電動汽車在歐美等發(fā)達國家普及，電動汽車在美國的市場份額比內(nèi)燃機高出16%。不禁嘆了口氣，真的滿大街都是電動汽車啊!

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，公路網(wǎng)的建設越來越廣泛，人們的生活范圍也越來越大。#039;的活動越來越擴大。再加上石油開采提煉技術和內(nèi)燃機技術的飛速發(fā)展，汽車的續(xù)航里程要求越來越高和使用成本、續(xù)航里程還是價格及性能都成了燃油汽車.從這個時候開始，電動車的熱度慢慢下降，逐漸淡出人們的視線& amp#039;的視線。

更加具有優(yōu)勢

如今，電動汽車已在低溫造成的幾大挑戰(zhàn),上市，理論續(xù)航里程可達600-700公里。但是到了冬天，電動車可能會沒電跑兩三百公里，充電速度也沒有平時快。電車的短板& amp#039;的生命似乎還不夠長。

什么？#039;有什么問題嗎？原來是在能夠有足夠長的續(xù)航里程.

在探討電池內(nèi)耗的原因之前，先了解一下電池的工作原理。

電池主要由以下幾部分組成：溫度太低，電池“內(nèi)耗”(大部分以石墨為負極)、負極(以磷酸亞鐵鋰為例)、正極(鋰離子可以通過，但電子可以& amp#039;t)和隔膜.

圖片來源：作者自己做的。

鋰離子電池充電時，鋰離子會從正極的磷酸亞鐵鋰中逸出，在電解液中移動到負極，嵌入石墨中。負極的石墨將吸收從正極流出的鋰離子和穿過導線的電子。放電時，儲存在石墨中的鋰離子再次跑出，穿過電解液，通過隔膜回到正極。電子可以& amp#039;t穿過隔膜，但只能從外部導線返回正極。這個動作使電線中的電流驅(qū)動電器工作。

低溫會如何影響鋰離子電池的運行？電池的外殼.就像手指

在電池的材料和運作過程均會受到低溫環(huán)境的影響,鋰離子嵌入陽極電極材料的速度很慢，它前面的鋰離子可以在后面的鋰離子到達之前嵌入材料中。鋰離子開始卡在堵車的地方，大量的鋰離子堆積在電極材料表面會加速鈍化層(業(yè)內(nèi)稱為SEI膜，會減緩鋰離子嵌入電極的速度)的生成，使得嵌入更加困難。宏觀表現(xiàn)是低溫環(huán)境下離子脫出、嵌入材料變得不容易了，穿過隔膜也更困難，離子的運動速度也會降低.

在低溫放電,鋰離子遷移到石墨陰極，但鋰離子嵌入石墨的速度也會降低，而電子可以通過導線愉快地到達陰極。當電子在負極表面遇到鋰離子時，會生成金屬鋰，形成鋰枝晶，電池內(nèi)阻變大，電池開始“內(nèi)耗”，向外輸出的電量就變小.

顯微鏡下的鋰枝晶。畫

只要思想不滑坡

辦法總比困難多

鋰電池低溫性能短板，可是一眾科研界大佬的“眼中釘肉中刺”啊，電池領域都快把元素周期表探索完了，區(qū)區(qū)一個低溫就能把人給難住嘍？科研人員在研究中有了克服困難的思路——目前，補齊這個短板可以從下面三條路入手。

第一條：換材料?？梢該Q材料加工方式，換電池制作工藝。

低溫環(huán)境下導致電池放電性能下降的原因是電池內(nèi)部阻抗太大，通過更換新的電解質(zhì)材料、電極材料，盡可能的降低低溫情況下的電池內(nèi)部阻抗，從而提升電池的低溫性能。

第二條：內(nèi)預熱。人在覺得冷的時候靠自己跺腳、搓手來產(chǎn)生熱量，電池也可以這樣干。

圖庫版權(quán)圖片，不授權(quán)轉(zhuǎn)載

這條技術路線稱為內(nèi)部預熱。在制造電池時，制造商會在電池結(jié)構(gòu)中加上一片薄鎳箔，并在上面覆蓋有電絕緣聚合物（防止薄鎳箔導致電池短路）。一旦電池溫度過低，控制器會強制電流通過鎳箔，產(chǎn)生大量的熱能來迅速加熱電池材料。讓電池始終在比較良好的工作溫度范圍內(nèi)放電。

要是想在低溫情況下充電，充電設備會先給電池進行小功率充電，利用充電時電池本身產(chǎn)生的熱量來預熱電池，等到電池溫度上升到一個合適的范圍再進行大功率快速充電。

第三條：外加熱?？梢越o電池加裝預熱設備(好比給人提供暖氣、電熱爐)。

電池先對預熱器件進行小功率的供電，預熱器件發(fā)熱使電池溫度上升，等到達合適的工作溫度后，電池才進入正常工作狀態(tài)。部分電動汽車配備了電池預熱功能，冬天在使用汽車前對電池進行預熱，才能使汽車進入正常的工作狀態(tài)。

電池預熱的方法。圖片來源：參考文獻

低溫鋰電池

未來可期

最近，國內(nèi)首條采用磷酸鐵鋰電池的寒地電推船“領航一號”在松花江的某條支流成功下水，它能夠克服零下三十度的低溫。

“領航一號”寒地電推船。圖片來源：中國科學報

低溫電池的性能短板，正在被一步步補齊。說不定過幾年就能有電動汽車在北極科考站馳騁了，到那時候，能在北極這種“怪物級別”通關的電池，再回我們?nèi)粘Ｊ褂铆h(huán)境這種“新手村”肯定就能穩(wěn)定發(fā)揮啦！

參考文獻：

[1] Luo S, Wang Z, Li X, 等. Growth of lithium-indium dendrites in all-solid-state lithium-based batteries with sulfide electrolytes[J]. Nature Communications, Nature Publishing Group, 2021, 12(1): 6968.

[2] 孫彤輝. 低溫環(huán)境下鋰電池加熱方法研究[D]. 中國民用航空飛行學院, 2022.

[3] 陶政, 彭紀昌, 孟高軍, 等. 鋰離子電池低溫預熱方法研究綜述[J]. 電源技術, 2022, 46(9): 949–953.

[4] 吳敬華, 楊菁, 劉高瞻, 等. 固態(tài)鋰電池十年回顧與展望[J]. 儲能科學與技術, : 1–30.

[5] 鋰離子電池制造工藝原理與應用 (楊紹斌, 梁正) (z-lib.org).pdf[J]. .

[6] 王蘇杭, 李建林, 李雅欣, 等. 鋰離子電池系統(tǒng)低溫充電策略[J]. 儲能科學與技術, 2022, 11(5): 1537–1542.

[7] 蘇林華, 高春輝, 陳明國, 等. LiFePO_4鋰離子電池的低溫性能改進[J]. 電池, 2022, 52(1): 63–66.

[8] Battery of tests_ Scientists figure out how to track what happens inside batteries _ Argonne National Laboratory.pdf[J].

出品｜科普中國

作者｜海里的咸魚

監(jiān)制｜中國科普博覽

選送單位：中國科學院計算機信息網(wǎng)絡中心

本文封面圖片及文內(nèi)圖片來自版權(quán)圖庫

圖片內(nèi)容不授權(quán)轉(zhuǎn)載

原創(chuàng)圖文轉(zhuǎn)載請后臺回復“轉(zhuǎn)載”