Почему наша телефонная батарея умирает так быстро?
Уже вышло - опять ?! fizkes / Shutterstock.com

Почему батареи гибнут? И почему их можно только перезаряжать столько раз, прежде чем они не будут облагать полезной суммой? Мой младший сын спросил меня об этом много лет назад, когда его игрушечная машина с батарейным питанием перестала двигаться, задаваясь вопросом о том, что он назвал «вечной батареей». И этот же вопрос, вероятно, перешел к разуму каждого пользователя сотового телефона, пытающегося отправить последний текст раньше экран мигает.

Исследования, такие как мои, продолжается по всему миру чтобы батареи, которые заряжаются быстрее, дольше, и могут перезаряжаться и разряжаться гораздо чаще, чем сегодня. Но, сколько бы вы и я не хотели, невозможно сделать настоящую вечную батарею. Я преподавал термодинамику более 30 лет. Пока что нет ничего, что предполагает, что мы можем нарушить фундаментальные законы науки, чтобы получить эту неуловимую батарею.

Аккумуляторы и инженеры называют основной проблемой «угасание мощности». Регулярные люди задаются вопросом: «Почему моя батарея не заряжается?» И жалобы вроде «Я просто перезарядил эту штуку, и она уже снова!»

Это результат второй закон термодинамики, в котором говорится, что всякий раз, когда происходит какой-то реальный процесс, он создает определенное количество энергии впустую по пути, который никогда не может быть восстановлен. Каждый раз, когда батарея заряжается или разряжается, есть немного потерянной энергии - немного потерянной емкости в батарее, которая не может быть восстановлена.

Чтобы представить, как это работает, подумайте о том, как использовать батарею, как перенос воды между двумя чашками. Использование батареи похоже на опорожнение воды из одной чашки в другую, и зарядка аккумулятора включает в себя заливку воды обратно в первую чашку. Даже если вы делаете это один или два раза, не проливая ни одной капли, в каждой чашке всегда остается немного немного, что вы не можете вылить.

графика подписки внутри себя

Там всегда, по крайней мере, немного осталось

{youtube}https://youtu.be/pVbaRYoSBYk{/youtube}

Теперь представьте себе, что выплескивайте назад и вперед сотни или даже тысячи раз в течение двух-трех лет (для батареи мобильного телефона) или 10 до 20 лет (для электромобиля). Со временем все тысячи маленьких и больших вещей, которые идут не так, складываются из-за недостатка воды. Даже проливая едва заметную каплю - скажем, одну десятую миллилитров - добавляет до целого литра, если это произойдет 10,000 раз. Это даже не означает, что одна чашка в какой-то степени терпит неудачу, которая теряет еще больше воды - например, вытекает утечка или нагревается и вызывается испарение.

Так же, как вода неизбежно пропадает при наливании из одной чашки в другую, требуется больше энергии для зарядки аккумулятора, чем на самом деле, и меньше энергии выходит, чем хранится в ней. Соотношение энергии впустую к накопленной энергии растет со временем.

БеседаФактически, чем больше вы используете батарею, тем больше энергии будет потрачено впустую, и чем раньше батарея достигнет точки, где она будет мертвой, и ее нельзя будет позаботиться. Я и другие изучение способов ускорить выполнение этих циклов перезарядки чтобы уменьшить количество отходов, но второй закон термодинамики всегда будет гарантировать, что нет возможности полностью избавиться от него.

Об авторе

Стив У. Мартин, профессор материаловедения и инженерии, Университет штата Айова

Эта статья изначально была опубликована в Беседа, Прочтите оригинал статьи.

Книги по этой теме

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon