最近新能源板塊一片飄紅，欣欣向榮，今天我們來聊聊電池，手機電池的發展與工作原理。

一、電池的工作原理

能把化學能、光能、熱能等直接轉換為電能的裝置稱為電池，它又有化學電池、太陽能電池、核電池等等類型，而我們通常說的電池一般都是指化學電池。

實用的化學電池又分為：原電池和蓄電池，我們日常生活中接觸到的電池，基本都是蓄電池。蓄電池使用前需要先充電，之后可以放電使用，它在充電的時候，是把電能轉化為化學能，放電的時候，化學能轉化為電能。

電池放電的時候，電流由正極經過外電路到負極，在電解液內，正負離子分別向兩極遷移，電流從負極到正極，放電時兩個電極都有發生化學反應，電路斷開或其中化學反應物耗盡會停止放電。

根據電池內部使用的物質不同，蓄電池有可充電的，也有不可充電的，有些化學反應是可逆的，有些不可逆。

而電池的蓄電放電能力多少與速度就與其材料息息相關。

二、手機電池的發展史

手機的電池基本可以分為三個階段：鎳鎘電池→鎳氫電池→鋰電池

從這三個階段名字，我們就可以看出來，電池主要使用的化學元素在變化，電池內的技術革新就更多了，我們現在甚至可以說，如果沒有鋰電池，就沒有現如今的移動智能生活。

在80年代，手機初期，還叫做“大哥大”，從名字就能看出來它塊頭很大，之所以大主要就是電池很大，后來一段時間內誰家手機越小，誰就能搶占更多市場份額。

90年代，鎳氫電池出現，它相對更小也更環保一些，摩托羅拉的的明星產品StarTAC便使用的是鎳氫電池，因其足夠的小而顛覆人們的認知，96年發售的一代StarTAC328，是世界上首款翻蓋手機，機身重量僅有87克。

90年代初期鋰電池也已經面世，92年索尼自研發的鋰電池投入到自家產品使用，但因為售價昂貴和電量沒有任何突出優勢，僅僅只自家產品使用。后續隨著鋰電池材料技術革新，制造技術進步，使其容量和成本均有改善，逐漸獲得更多廠商青睞，鋰電池時代宣布正式到來。

三、鋰電池與諾貝爾獎

雖然手機更新換代發展極快，但是手機電池相對發展緩慢，根據調查數據，每10年電池的容量才增加10%，想要在短期內大幅提升手機電池容量幾乎不太可能，因此手機電池領域也有無限可能和潛力。

2019年的諾貝爾獎化學獎，授予約翰·古迪納夫教授、斯坦利·威廷漢教授和吉野彰博士，表彰他們在鋰電池領域做出的突出貢獻，約翰·古迪納夫教授是目前為止最年長的諾獎獲得者，并且依然還奮斗在科研一線，其實在他們獲獎之前每年都有人預測鋰電池的相關是否會獲獎，鋰電池的進步對社會影響與貢獻實在是太大了，他們的獲獎實至名歸。

上世紀70年代中東戰爭導致第一次石油危機，人們開始意識到擺脫石油依賴的重要性，紛紛投入到能代替石油的新能源中，各國在研發電池上的熱情也空前高漲，古迪納夫就是深受石油危機影響，他希望能夠在能源替代上做出貢獻。

作為在大爆炸中最初幾分鐘內產生的古老元素，鋰，最初它是以鋰離子形式在19世紀初被瑞典化學家發現，它極為活潑，弱點是反應性，但同時這也是它的優點。

使用純鋰作為陽極的電池充電時，會導致鋰枝晶的形成，這些鋰枝晶會使電池短路，引起火災甚至爆炸，不過科研人員從未放棄對鋰電池的研究。

諾獎的三位得主：斯坦利·威廷漢在20世紀70年代初開發出一種可在室溫下工作的可充電的鋰電池，是第一塊功能齊全的鋰電池，他利用了鋰釋放其外層電子強大驅動力；

威廷漢的電池可以產生略多于2伏特的電壓，1980年，古迪納夫發現在陰極中使用鈷酸鋰作為材料的電池產生的電壓可以提升2倍，他將電池的電勢提高了一倍，高能量密度的極陰材料分量很輕，但可以制作出性能更強勁的電池，這位開發更實用的電池創造了更好條件；

1985年吉野彰開發了第一個可商用的鋰離子電池，他選擇古迪納夫使用的鈷酸鋰作為陰極，并成功地用碳代替了鋰合金作為電池的負極，他開發出了具有工作穩定、重量輕、容量大有點的鋰電池，這種電池變更安全，自燃風險大大降低。

正是他們的研究，推進了鋰電池走入萬千電子產品，讓我們能享受現代化的移動生活，鋰電池為無線、無需化石燃料的新型社會創造了合適的條件，極大地造福了人類。

科技永不停步

當年的大哥大，充電10小時，通話35分鐘，而如今，我們的手機迭代不斷，我們不會像過去一樣被充電問題束縛很久，但是科技永不止步，我們始終還在探索更大容量、更小體積、更持久續航的路上。

時至今日，鋰電池的枝晶問題依然像幽靈一樣困擾科研人員，面對這個重大安全隱患，世界各國科學家仍在努力，諾獎得主古迪納夫在90歲高齡還毅然決然投身于固態電池的研發中。

朋友你對新能源有什么看法，對未來電池領域有何展望，你對未來手機又有什么期待？

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