分析师揭秘:如何解决充电电池的“衰亡”问题?
电池越用越不给力是地球人都知道的事,但你知道为什么电池会老化吗?现在就让我们来看看电池是怎么一步步踏上衰亡之旅的。同时除了制造商,我们消费者又对电池的短命起到了怎样的作用。最后,我们应该怎样来防止充电电池的老化呢?
在这个iPad、iPhone风靡全球的时代,一两件新潮的电子东东是每个时尚达人的标配。但你可知道,在这些小玩意儿的内部可都隐藏着一枚“定时炸弹”,分分秒秒计算着两年到四年不等的预置时间,时间一到它就会启动自毁程序,那时你心爱的东东可就要永远地离开你了。它究竟是何方神圣呢,竟有这般的本领?其实它仅仅是一块电池而已。
不管你是否知道,从买到电子东东的那一天起,它身体内部的电池就踏上了衰亡之旅,逐渐变得不再活力无限。这是时光的无情流逝带给它的伤痕,就正如同那该死的电脑软件一样,总是无端的越来越慢;或是像手机,被万般呵护却永远也避免不了划痕的增多。电池的衰老历程该归咎于谁呢?当然电池制造商逃脱不了干系。但是你知道这是为什么吗?就让我们一起来揭开这个谜底吧!
充电电池是如何工作的?
我们说的充电电池,一般是指锂电池或者其他类似的电池。
简单来讲,锂电池的工作原理是这样的:阳极(负极)由非金属性质的锂化合物构成,并和由碳构成的阴极(正极)相连。充电时,锂离子(或带电原子)在外界电压作用下被迫从负极运动到正极,然后在正极储存下来。放电时,这些储存的锂离子又回流到负极形成电流,为本本或手机提供了能量。(阳极就是负极?看似有些矛盾的说,其实是酱紫的:电池内部的阳极即为外部的负极,内部的阴极即为外部的正极。)
充电、放电其实都是电池内部的化学反应,是离子从负极到正极或从正极到负极的运动过程,构成正负极的化合物随着反应的进行来回变换。
而其他电池的工作原理也如出一辙。锂电池是很好的一款适用于电子东东的电池。它重量轻、结构简单、非常适合做充电电池。更重要的是,它在进行过数百次的充放电之后才会发生老化,还是比较耐用的。但它终究也有坏掉的时候,也不能长生不老。
为什么电池会老化?
电池的老化从它被生产出来的那一刻就不可避免地开始了,而且此过程不可逆。
假设电池容量下降1/3以上就算报废,那么对于锂离子电池而言,你即便是买来不用,它也会在某一天报废。在正常使用条件下,它也只有区区几年的寿命;如果你是数码狂人,让它超负荷工作,那么它的寿命可能连两年都到不了。因为电池的工作是个化学反应过程,消耗是在所难免的。毕竟任何化学反应都不可能存在理想状态,都会产生能量的损失和一些额外物质的生成,电池中进行的反应也同样如此。
加拿大电池测试分析公司Cadex的董事长Isidor Buchman说:随着电池使用时间的增加,锂离子流动的通路被逐渐增加的障碍物阻塞,直到最后电池彻底报销。在电池电极上聚集起来的这种物质,直接导致了电池稳定性的下降。
Isidor Buchman描述的这个过程,就是指电池的负极在成千上万次的化学变化中逐渐变质的过程。构成负极的锂化合物在化学反应中不断地吸收和释放锂离子,同时自身的结构也发生着改变,导致离子的交换变得困难。打个通俗的比方,这就像是一块厨房的抹布,在经历了无数次的洗涤、拧干之后,变得破烂不堪,最后彻底失去作为抹布的功能。(下图是工作温度和电池剩余容量的图表)
对电池更大的威胁,是其内部无数次化学反应产生的一些金属游离物质,这种金属物质会在负极上大量聚集,同时在正极上也会有少部分聚集。最终导致两极上都形成一种金属镀层,这对于电池工作是极其不利的。
另外电池中的电解质也能够破坏电极。他们逐渐氧化负极,并且在上面留下锈迹,阻塞锂离子流动。电极被电解质逐渐地侵蚀会引发很严重的后果,比如电池老化、电极的吸纳离子能力降低、电解质成分变化、电池表面被腐蚀。这些电解质真正可以称得上是电池杀手了!
董事长Isidor Buchman认为:当今市面上的电池都无法有效抑制这个老化过程。但是这并不代表没有解决方案,只是因为消费者不想在购买电池上花太多的银子,因此电池的制造商就只能本着低成本的原则了。市场需求决定了产品性能,消费者不想电池的价格太贵,但又要求它体积尽量小、待机尽量长。无奈之下,这就只能牺牲电池的寿命了。因此,现在市面上充斥着廉价、小巧、超长待机、但寿命短的可怕的电池。
此外还有部分人为的因素,促成了这些昂贵电子产品的短命。你会注意到,人们通常每两年就要会换一次手机,并非手机坏了而是因为他们所签订的购机合同只有两年的期
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