为什么手机的电池越来越不耐用了？

大家有没有发现现在手机的电量越来越不耐用？彷佛手机电池随着时间的推移变得越来越弱了这是由多种原因造成的先来看看我们今天用的电池是怎么发展过来的。

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镍镉电池文章源自三百米生活-https://www.300m300m.com/work/shumawangluo/92741.html

1973年，世界上第一部手机在摩托罗拉实验室诞生。这一款手机非常笨重，但是得益于手机内置的镍镉电池，这部手机能够脱离繁杂的电子线路，实现实时的移动通话。在上个世纪流行的“大哥大电话”同样采用的是镍镉电池。文章源自三百米生活-https://www.300m300m.com/work/shumawangluo/92741.html

虽然这种电池能够支持事实通话，但本身较为笨重。并且镍镉电池还具有非常明显的记忆效应：如果在充电之前电量没有被完全放尽，久而久之将会引起电池容量的降低。文章源自三百米生活-https://www.300m300m.com/work/shumawangluo/92741.html

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镍氢电池文章源自三百米生活-https://www.300m300m.com/work/shumawangluo/92741.html

1990年，日本索尼公司最早研发出了镍氢电池。小巧的移动手机得以流行。然而，镍氢电池仍然存在记忆效应，仍然需要完全放电后再充电。当时的手机只能支持较为简单的任务，如拨打电话，发信息等。文章源自三百米生活-https://www.300m300m.com/work/shumawangluo/92741.html

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（3）

锂离子电池

1982年，就职于日本旭化成公司的吉野·彰采用钴酸锂作为正极，聚乙炔（C2H2）n作为负极构建了锂离子电池的样品。在钴酸锂电池的放电过程中，锂离子从电池正极通过电解液迁移至钴酸锂中，实现电池放电。但是，钴酸锂电池仍然存在许多问题。电池的负极聚乙炔的能量密度低，并且稳定性也较低。

1985年，吉野·彰采用了一种新型类石墨材料"soft carbon"代替聚乙炔作为电池的负极材料，成功制备了第一块锂离子电池原型，并申请了专利。由吉野·彰设计的锂离子电池原型成为许多现代电池的雏形。

与锂电池相比，吉野·彰设计的以碳质材料为负极，钴酸锂为正极的原电池摆脱了金属锂，因此这一类电池也被称为“锂离子电池”。

锂离子电池的出现彻底改变了我们的生活方式。与镍镉电池和镍氢电池相比，锂离子电池的能量密度更高，相同电池容量的锂离子电池更为便携，能够支撑集成丰富功能的智能手机的高功耗。同时，大部分的锂离子电池没有记忆效应，不需要完全放电后再充电，因此锂离子电池能够实现随需随充。

由锂离子电池组成的模块

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过度充放电导致寿命衰减

钴酸锂拥有较高的理论电容量，但是我们在使用过程中钴酸锂的实际容量远达不到理论容量。因为我们在对锂离子电池进行超过了这个容量后的充放电后，钴酸锂就会发生不可逆充放电过程，也就是我们常说的电池过充电或过放电。这个过程中伴随了钴酸锂的结构相变，使电池的容量降低。

图源/@中科院物理所

当电池发生过充电时，锂离子电池负极钴酸锂脱出大量锂离子，剩下的锂离子不足以支撑起钴酸锂原本的结构，导致Li1-xCoO₂晶体由六方晶系向单斜晶系转变，原本的六方结构缺少离子支撑而崩塌。在这个过程中，钴酸锂相变并非完全可逆，钴酸锂的晶胞参数发生变化、应力变化、锂离子空位被压缩导致锂离子电池容量衰减。

（2）

高电压导致电池产生副反应

目前，市场上的智能手机通常采用的是4.4V左右的充放电电压。高电压能够提高锂离子电池的容量，加快锂离子电池的充放电速率。但是随之而来的就是锂离子电池电极表面的副反应的增大，电解液在高电压下的不稳定等一系列副作用。

锂离子电池电解液在与正负极的固液相界面上发生反应，形成一层覆盖于电极表面的钝化层。这种钝化层具有固体电解质的特征，Li离子可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出，因此这层钝化膜被称为“固体电解质界面膜”（solid electrolyte interface），简称SEI膜。形成SEI膜的过程会消耗部分锂离子，使锂离子电池容量发生不可逆损耗。在高电压的作用下，这类电极表面的副反应严重，使电池容量逐渐下降。

图源/@中科院物理所

（1）

高温不充电

在平时遇到手机过热或者温度极低的情况下，不要对手机充电。当手机过热时，在高温条件下给锂离子电池充电，也会使锂离子电池的正负极结构改变，从而导致电池容量不可逆的衰减。因此，尽量避免在过冷或过热条件下给手机充电，也能够有效延长其使用寿命。

（2）

及时更换电池

在我们使用手机、笔记本电脑或是平板电脑等数码产品的过程中，发现电池后盖发生变形、电池出现鼓包等异常情况时，要及时停止使用并向生产厂商更换电池，尽可能避免因电池使用不当留下的安全隐患。

来源：中科院物理所、科普中国。

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