为什么手机电量消耗非常快?

很多人都担心自己的智能手机电池会耗尽,尽管手机制造商不断声称,自己研制的手机电池寿命会有所提高,但是人们往往觉得手机总是处于“垂死边缘”。

这很可能是“容量衰减”的结果,也就是说,每次你对手机进行充电时,就会有一定数量的电量被浪费。每次手机充电的时候,浪费电量的比例就会增加。因此,你每次插上智能手机对电池充电时,实际上是在让电池寿命变得更糟糕,这让人们觉得电池不久就会耗尽。尽管研究人员试图使电池充电更快,使用时间更持久,但是他们不可能制造出真正持久的电池。

这项研究报告发表在Conversation网站上,美国爱荷华州立大学的史蒂夫·马丁教授解释称,无论工程师如何努力工作,没有电池能够永远持续使用。

为什么电池会“死亡”呢?小孩在有时会问他的电池驱动玩具车何时停止运行?所谓的“永久性电池”是什么样?相同的问题可能在每位智能手机用户脑海中闪现过,他们试图在手机屏幕电量耗尽之前发送最后一段文字信息。

像这样的研究在全球范围内持续进行,相应的技术可使电池充电速度更快,寿命更长,而且充电和放电的次数会更多。但是,就像你想要的那样,制造一个真正电量永恒不变的电池是不可能的。马丁说:“我从事热力学理论教育30多年时间,到目前为止,还没有任何证据表明我们可以打破基本的科学规律,获得永远不会‘死亡’的电池。”

“容量衰减”

电池科学家和工程师称,当前电池的主要问题是“容量衰减”。通常人们会问这样的问题:“为什么我的电池无法充电?”还有一些人抱怨称,我刚给手机充电,它怎么又没有电了?这是热力学第二定律的结果,热力学第二定律指出,只要有一些真实的过程发生,它就会在该过程中浪费一定数量电能,并且无法恢复。

想像一下这是如何工作的,电池的使用就像在两个杯子之间传递水一样。使用电池就像把水从一个杯子里倒进另一个杯子里,充电的时候需要把水倒回第一个杯子里。即使你来回倒水一两次没有洒一滴水,但是每个杯子里总有一点你无法倒出来的残留水。现在想象一下,在两到三年的手机电池使用时间里,或者10-20年电动汽车的电池使用时间里,会有成百上千次充电过程。

随着时间推移能量浪费不断增长

随着时间的推移,成千上万次电池容量衰减将导致大量电池能量损失。即使将一个几乎观察不到的水滴喷洒出去,例如:0.1毫升的水,如果它发生了1万次,那么损耗的水量就能达到1升。

这甚至不包括在某种程度上导致一个杯子失败的可能性,甚至会失去更多的水,例如:漏水或者加热,以及水分蒸发。就像水从一个杯子中倒入另一个杯子的过程中,水不可避免地会减少,更多的能量需要补充电池,而不仅限于现有存储容量,随着时间的推移,相对于电池储存能量,浪费的电池能量比例会逐渐增大。

事实上,你使用电池频率越高,消耗的电池能量就越多,电池很快会到达一个极限点——处于“死亡状态”,不能再继续充电。目前,马丁和其他同事正在研究新的方法,使耗电-充电循环运行得更加顺利,期间减少浪费的电池能量,但是热力学第二定律总是无法完全摆脱这一现状。

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