为什么冬天手机电池那么不耐用|手机电池批发
为什么我的小手机清楚地表明仍然有20%的电池电量,但是我拿出它来扫描共享的自行车,然后显示2%的电池电量,然后它自动关闭,在北方显得凌乱和沙沙作响风摇了我。
为什么我的小手机在户外结冰时会变成砖头,但是当我回到房间对其进行加热时,可以重新打开它,并且电池电量已恢复。
还是为什么冬天我的小型手机掉落得这么快,所以无论走到哪里,我都必须携带移动电源。
然后您可能会对生活感到疑惑:我的手机电池坏了,为什么它像孩子的脾气一样不可预测?
实际上,您的手机电池没有坏,它是这种脾气产生的,只能跟随它。
首先,您必须知道手机中装有锂离子电池,是的,正是锂离子电池获得了今年的诺贝尔化学奖。
锂离子电池主要由阴极(Cathode Electrode),阳极(Anode Electrode),电解质(Electrolyte),隔膜(Separator)和外壳(Case)组成。
由于手机内部空间较小,为了充分利用空间,手机上锂离子电池的正极为钴酸锂(密实度高,体积小,空间小),负极是石墨
我相信每个人都对锂离子电池的原理有更好的了解,该原理是通过锂离子在正极和负极之间的迁移来存储和释放能量。锂离子的迁移行为类似于摇椅,也被称为“摇椅电池”。充电时,锂离子会从正极中抽出,然后通过电解质插入负极的石墨层中,并与来自外部电路的电子结合;放电时,锂离子和电子的移动方向与充电相反。
上面的图片仅是为了方便解释锂离子电池的原理,并且仅画出了锂离子电池的移动如此简单。实际上,锂离子电池的移动要比这复杂得多,仅看下图即可。
在放电期间,锂离子从负极向正极移动。它们必须首先在石墨层中扩散,穿过石墨与电解质之间的界面,然后在电解质中迁移,穿过电解质与钴酸锂之间的界面,最后进入钴酸锂。在蔓延。可以说,这一步一步可以跨越山脉和海洋,而且锂离子“搬一次”确实不容易。
说了这么多,为什么冬天锂离子电池充电这么快?
别担心,让我们先看一张照片。这是锂离子电池在不同温度下的放电曲线。
当您获得图片时,首先需要查看的是它的坐标轴。横坐标是容量Q(电),纵坐标是电压U。看到这一点,我不禁想到一个公式
W = QU(能量=电×电压)
只需对微积分有一点了解,就可以知道图中曲线和坐标轴所包围的区域是能量。这张图片告诉我们,随着锂离子电池温度的降低,其释放的能量也在减少。不仅如此,它的容量正在下降,电压也越来越低。
这就是为什么锂离子电池在冬天不耐用的原因。好奇的小美女绝对不满足于仅仅知道这种现象,而是想知道更深层的原因。
如前所述,当锂离子电池放电时,锂离子会从石墨迁移到正极,从而越过山脉和大海。当锂离子电池的温度降低时,锂离子的迁移将更加困难。当温度降低时,锂离子在石墨和锂钴氧化物中的扩散系数将降低,并且电解质的粘度将增加,并且锂离子在活性材料和电解质中的迁移将受到极大的阻碍。
这听起来很不直观。让我们看一下非添加电解质的成分,以了解发生了什么。电解质的溶剂是碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合物。
您看到这两种物质的熔点了吗?碳酸亚乙酯在室温下固化,并且碳酸二甲酯在0℃下变为固体。然后,当锂离子电池处于低温环境中时,电解质的粘度会增加,在严重的情况下甚至会部分冻结。锂离子在冰冻的电解质中迁移,这很难考虑。
在低温下,锂离子的迁移受到阻碍。最显着的影响是电池的内阻将大大增加,并且锂离子电池的端电压(端电压=开路电压-电流x电池内阻)下降。当手机检测到锂离子时当电池处于低电压状态时,它会警告您电池电量低,甚至会自动关闭以保护电池。实际上,锂离子电池显然具有如此之高的功率,但无法显示出来。
为了克服这个问题,科学家们也在努力开发电解质添加剂和低温电解质,以便锂离子电池可以在低温下正常使用。
至于手机上的锂离子电池,有没有办法防止它在冬天这么快地断电?
当然,有办法。请勿在寒冷的户外使用手机。找到温暖的地方(例如在暖气室内),并保持小巧的手机不受刺激。顺便问一下,在暖气房间里玩手机不好吗?如果您真的想在寒冷的室外使用手机,请尽快使用它,并在使用后尽快将其放在口袋中。别担心您的手机是否结冰而笨拙。将其放在温暖的地方,可以恢复正常使用。
实际上,在冬天,您应该更加注意不要在低温下为手机充电。如前所述,低温下锂离子的迁移速率将降低。在低温下为锂离子电池充电时,锂离子插入到石墨层中的速度相对较慢,并且没有时间将锂离子插入到石墨层中,而是直接在硅层上获得电子。石墨表面形成金属锂。该过程称为“锂沉淀”。沉淀的金属锂的一部分变得不活泼,也就是说,它将不参与将来的锂离子迁移并变成“死锂”。
聪明,您一定想过,如果在充电和放电过程中迁移所涉及的锂离子较少,锂离子电池的容量也会降低。即使将电池放回温暖的地方,这种容量下降也是不可逆的。 ,无法恢复。目前,只有两种解决方案-更换电池或更换手机(还有更多理由更换手机)。