手机为什么在冬天的时候掉电特别快?
冬季,相信大家都或多或少地都会遇到这些情况:手机在户外冻傻变成了砖,但一回到房间里暖和一下,它竟能又能开机,电量竟然也恢复了:在冬天的时候电量掉得贼快,要走哪都要带着充电宝。
简直怀疑手机有毛病啊!其实,你的手机电池没有坏,它天生就有这种脾气,只能顺着它。
首先,你知道,在手机里的锂离子电池主要由正极(Cathode Electrode)、负极(Anode Electrode)、电解液(Electrolyte)、隔膜(Separator)、外壳(Case)组成。
由于手机内空间狭小,为了充分利用空间,手机上锂离子电池的正极为钴酸锂(压实密度高,体积小,空间小),负极为石墨。
锂离子电池的原理是依赖于锂离子在正极和负极之间的迁移来存储和释放能量。锂离子的迁移行为与摇椅类似,也称为“摇椅电池”。充电时,锂离子从正极脱出,通过电解液嵌入负极石墨层,与来自外部电路的电子结合,而在放电时,锂离子与电子的运动方向则与充电时相反。
锂离子从负极向正极移动时,首先在石墨层中扩散,通过石墨与电解液的界面,然后在电解液中迁移,通过电解液与钴酸锂的界面,最后在钴酸锂中扩散。
随着锂离子电池温度的降低,锂离子的迁移将更加困难。随着温度的降低,锂离子在石墨和锂钴中的扩散系数减小,电解质粘度增大,锂离子在活性物质和电解质中的迁移受到很大阻碍。
在低温下,锂离子的迁移被阻止,最显著效果是,电池的内阻将大大增加,锂离子电池的端子电压(开路电压=电压 - 电流×电池电阻)下降,当手机检测到锂离子电池处于低电压的时候,以为电池快没电了,就提醒你电量不足,甚至为了保护电池,会自动关机。实际上锂离子电池明明是有那么多电量的,可就是发挥不出来。
为了克服这一问题,科学家们也在努力开发电解液添加剂和低温电解液,使锂离子电池能够在低温下正常使用。
那对于手机上的锂离子电池,有办法让它在冬天的时候别掉电掉那么快吗?
当然有,你别在寒冷的户外用手机就行,找个暖和的地方,比如在有暖气的房间里。如果是用手机在寒冷的室外,那就抓紧用,用完之后赶紧揣兜里。万一手机被冻傻了,也别担心,放到暖和的地方它就可以恢复过来,又能正常使用。
其实,在冬季,我们更应该注意不要在低温下给手机充电。如前所述,锂离子在低温下的迁移率将降低。锂离子电池在低温充电时,锂离子嵌入石墨层的速度相对较慢,因此会有锂离子来不及嵌入石墨层,而直接在石墨表面获得电子形成锂金属。这个过程被称为“锂进化”。一些锂金属沉淀后会变得不活泼,不参与后期锂离子的迁移,成为“死锂”。
如果在充放电过程中减少锂离子,锂离子电池的容量将减少,这种容量的衰减将是不可逆转的,即使你把电池带回温暖的地方,它也无法恢复。这样子的话就只能换手机或者换电池了。
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