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为什么手机冬天容易没电?原因在锂电池的“电

作者:admin    来源:未知    发布时间:2019-12-27 10:38    浏览量:
冬天来了!如果你身在日本、美国、德国等北方国家,你可能会发现,手机的电量莫名其妙地降低,用没多久就没电,这个时候就会想“手机的电池是不是该换了?”;但当你手柄机拿到室内“吹暖气”,它马上就恢复正常,电力也回来了。为什么?
 
锂电池充放电时,锂离子会通过电解液
 
锂电池由正极、负极、电解液、隔膜组成,正极是钴酸锂,负极是石墨。电池充放电时,会有外部电路的“外电流”与电池内部的“内电流”;外电流提供手机设备电力,而内电流负责抵销外电流造成的正负极电荷变化,以维持电池整体的电中性。锂电池的内电流是这样的:
 
“充电时,锂离子从正极离开,进入负极的石墨层;放电时,锂离子从负极发布,回到正极的钴酸锂。”
 
在充放电的过程中,锂离子皆必须通过“电解液”。以放电为例,锂离子会先在石墨层中扩散,通过石墨与电解液的接口,再经过电解液,到达电解液与钴酸锂的边界,最后通过边界抵达钴酸锂,并在钴酸锂中扩散,才成功完成整个放电过程。
 
温度降低提升电解液粘度,锂离子移动因而受阻
 
而“电解液”就是导致手机在低温下很快就没电的原因。锂电池的电解液溶剂是碳酸乙烯酯(Ethylene Carbonate)和碳酸二甲酯(Dimethyl Carbonate)的混合物,它们的熔点分别是:
 
碳酸乙烯酯:摄氏34到37度。
 
碳酸二甲酯:摄氏2到4度。
 
碳酸乙烯酯在室温是固体的状态,当气温低于0度以下,碳酸二甲酯也会变成固体。因此锂电池在低温环境下,电解液的粘度会增加。上文提到,锂电池放电的时候,锂离子必须通过电解液,若电解液的粘度增加,锂离子的移动就会受到阻碍。
 
因此,电解液粘度增加导致了“内电阻”提升,降低电池的端电压(电池输出给外部电路的电压。公式:端电压 = 开路电压–电流x内电阻)。锂电池的电压会随着放电而下降,手机会通过检测电池电压,估算电池的剩余电量。温度降低,内电阻增加,电池的端电压就会降低,让手机“以为”电池快没电了。
 
电池存储的能量不变,但电压与能量输出下降
 
此外,内电阻增加会导致电池内部的能量消耗增加(电池内消能耗量= 电流x内电阻),因此整体输出的能量降低。在低温下,电池发布的电压与能量都会降低。
 
但实际上电池存储的能量不变,只不过温度降低导致电解液粘度增加,降低了电池电压和发布能量。只要把电池放到室温,它就会恢复正常。
 

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