Isi kandungan:
Saya yakin anda telah melihat bahawa anda melihat perbezaan yang ketara dalam seberapa baik bateri telefon memegang caj selepas setahun atau lebih. Jika anda menyimpan telefon cukup lama, baterinya mungkin tidak mempunyai caj yang mencukupi untuk bertahan sepanjang hari. Pernahkah anda tertanya-tanya mengapa?
Bateri: Bagaimana ia berfungsi?
Elektrik tidak ajaib. Malah, ia adalah subjek yang membosankan untuk kebanyakan kita dan kita hanya mahu ia berada di sana apabila kita perlu menggunakannya. Tetapi untuk memahami mengapa keperluan telefon anda lebih banyak dikenakan sekarang daripada yang pertama kali anda dapat, anda perlu mengetahui sedikit tentang bagaimana bateri berfungsi. Jangan risau, kami akan tetap dengan asas-asas di sini.
Elektrik, seperti apa-apa jenis tenaga, bukanlah sesuatu yang anda boleh buat. Segala perkara yang kita fikirkan sebagai "menjadikan" elektrik benar-benar hanya mengubah satu bentuk tenaga kepada yang lain, dan bateri menggunakan reaksi kimia (tenaga) untuk membina cas elektrik yang dapat diukur dari masa ke masa. Bahan yang berbeza boleh digunakan untuk membina caj ini dan mereka akan menghasilkan hasil yang berbeza. Di dalam telefon kami, kami menggunakan bateri berasaskan lithium kerana ia menyediakan tahap output yang baik untuk kos yang munasabah.
Hayat anggaran bateri telefon hanya itu - anggaran.
Di dalam bateri telefon, anda akan menemui tiga komponen yang penting untuk apa yang kita bicarakan: elektrod negatif (dipanggil anod dan biasanya dibuat daripada grafit), elektrod positif (dipanggil katod dan dibuat daripada campuran litium dan logam lain), dan larutan elektrolit. Kimia antara tiga perkara ini mudah di dasarnya dan mengapa mereka boleh digunakan untuk menyimpan tenaga. Apabila anda mengenakan bayaran kepada elektrod (dari pengecas anda) ion litium dikenakan secara positif dan tertarik kepada elektrod negatif. Apabila anda mengeluarkan caj dari bateri, ion lithium ini akan kehilangan caj positif dan tidak lagi tertarik kepada elektrod negatif. Semakin lama anda menarik tenaga yang tersimpan dari bateri yang dikenakan, bilangan ion litium yang tidak lagi dikenakan caj sehingga hanya tidak cukup dari mereka yang tersisa untuk menghasilkan sebarang output dan bateri mati. Memasangnya ke pengecas semula kitaran ini.
"Kitaran" adalah perkataan penting di sini. Oleh kerana bateri direka untuk menyimpan caj, sukar untuk mengukur kehidupan yang boleh digunakan sebagai unit waktu. Bateri yang berlangsung selama dua tahun untuk anda mungkin hanya enam bulan terakhir untuk orang lain kerana ia digunakan secara berbeza. Sehingga kita boleh mempunyai anggaran berapa lama untuk mengharapkan mereka bertahan, panjang umur bateri diukur dengan mengecas kitaran. Bateri telefon biasanya direka untuk berlangsung sekitar 500 hingga 600 kitaran, dan kitaran ditakrifkan sebagai mengecas bateri yang telah mati sepenuhnya hingga 100% kemudian menyalirkannya menjadi sifar sekali lagi. Mengecas bateri yang mempunyai 50% caj di atasnya, kemudian menyalirkannya kembali ke 50% adalah kitaran separa, itulah sebabnya anda akan mendengar orang yang memberitahu anda untuk mengecas bateri anda sebelum ia menjadi rendah dan juga mendengar orang yang memberitahu anda sebaliknya sebagai cara untuk memainkan sistem dan menghentikan kitaran ke-500. Sudah tentu, ia tidak berfungsi seperti itu kerana bateri sebenarnya tidak mengira bilangan kitaran caj. Lima ratus hanya anggaran.
Tetapi umur panjang boleh diukur dalam kitaran kerana apa yang berlaku apabila anda mengenakan bateri dan bagaimana ia mempengaruhi kitaran masa depan, jumlah tenaga yang boleh disimpan dan potensi (fikirkan jumlah volt) dari caj yang disimpan.
Pengoksidaan dan kecekapan membenci satu sama lain
Kerana kenderaan elektrik adalah perkara yang sebenar dan bateri yang mereka gunakan adalah sangat mahal, banyak kajian telah dilakukan tentang mengapa bateri lithium-ion merendahkan semasa hayat mereka. Syukurlah, ini juga terpakai kepada bateri yang kurang mahal (tapi masih mahal!) Di dalam telefon kami, dan ia disebabkan oleh perubahan kimia yang berlaku semasa mengecas bateri.
Kami tahu bahawa mengecas bateri secara positif mengenakan ion lithium yang kemudiannya magnetik (elektrik adalah kemagnetan) tertarik kepada elektrod negatif. Oleh kerana lebih banyak ion daya tertarik, perbezaan potensi antara elektrod negatif dan elektrod positif meningkat. Itulah bagaimana anda mengukur voltan - perbezaan tenaga berpotensi antara dua elektrod. Sebaik sahaja ia mencapai bacaan khusus, bateri dianggap sepenuhnya dicas. Sebaliknya adalah benar semasa menunaikan bateri dan perbezaan potensi berkurangan sehingga ia mencapai sifar kerana tidak ada ion yang bermuatan positif yang hadir pada elektrod negatif. Tetapi itu tidak bermakna elektrod negatif adalah bersih dan sama persis seperti sebelum anda bermula.
Elektrod mengoksidakan. Air dan udara yang sama boleh menyebabkan besi menjadi karat (di mana kata pengoksidaan berasal), garam litium, grafit dan elektrolit akan menyebabkan elektrod menjadi teroksida. Apabila setiap ion yang dikenakan positif ditanggalkan dari anod dalam bateri, lapisan zarah mikroskopik ditinggalkan dan telah terikat secara kimia ke anod grafit. Zarah-zarah ini diperbuat daripada atom litium oksida (litium terikat dengan oksigen) dan litium karbonat (litium berikat dengan karbon), yang tidak mempunyai sifat kimia atau elektrik yang sama seperti grafit. Lapisan ini mengganggu kitaran caj / pelepasan dan kedua-dua perbezaan potensi (voltan) dan bilangan ion yang dikenakan yang boleh ditarik perubahan. Akhirnya, perubahan sudah cukup untuk diperhatikan. Sekiranya anda terus menggunakan bateri dan mengecasnya seperti biasa, anda mencapai titik di mana tidak ada tenaga elektrik yang cukup yang disimpan untuk menggerakkan telefon anda.
Mengecas bateri pada asasnya mengubah komposisi elektrod dan mempengaruhi cara ia akan dikenakan pada masa akan datang.
Jenis-jenis komposisi litium yang berlainan, serta garam yang berbeza yang digunakan dalam larutan elektrolit, mempunyai kesan ke atas berapa banyak deposit ini ditinggalkan di elektrod. Tetapi bahan-bahan yang membuat kitaran bersih tidak semestinya yang terbaik kerana mereka tidak dapat memberikan kuasa yang disimpan. Kami mahukan kapasiti tinggi, bateri berkuasa rendah di telefon kami kerana ia adalah lebih selamat daripada bateri berkuasa tinggi (dan kos kurang) dan kami mahu mereka memberikan kuasa kepada telefon kami selagi mereka boleh. Kenderaan elektrik boleh menggunakan bateri berkapasiti tinggi, berkuasa tinggi kerana ia dilindungi oleh bingkai pepejal dan tidak mungkin rosak. Mereka perlu kerana kereta perlu dapat jarak jauh antara caj. Tetapi kos penggantian bateri untuk Tesla Model S ialah $ 12, 000 juga. Sebahagian daripada kos itu berasal dari bahan mahal yang digunakan untuk membina bateri litium-nikel-kobalt-aluminium-oksida berbanding dengan bateri lithium-kobalt asas yang digunakan dalam telefon yang tidak berlangsung hampir seperanjang kitaran sebelum mereka merendahkan.
Perkara voltan
Salah satu faktor terbesar yang boleh mempengaruhi berapa kitaran bateri lithium-ion yang akan bertahan adalah voltannya. Telefon dan kereta bukanlah satu-satunya perkara yang direka untuk dijalankan pada bateri lithium yang boleh dicas semula, dan pada tahun 2015 Jabatan Tenaga AS menghabiskan banyak wang dan masa untuk melihat apa yang menyebabkan masalah dan bagaimana untuk mengurangkannya kerana satelit menggunakan bateri berasaskan lithium dan pengecas solar. Kajian mendapati bahawa selepas komposisi bateri itu sendiri, penjahat terbesar seterusnya yang boleh menjejaskan umur panjang bateri adalah voltan pengecasan dan voltan cas yang dipegang.
Kimia yang membuat bateri litium berfungsi secara semulajadi merendahkan anod, dan itulah yang kita bicarakan di atas. Tetapi jika anda mengecas bateri dengan lebih daripada 3.9 volt, atau menyimpan caj dengan perbezaan potensi yang lebih tinggi daripada 3.9 volt, jenis kemerosotan yang sama berlaku kepada katod (elektrod positif). Ini pada dasarnya memotong umur panjang bateri pada separuh. Mengecas voltan dan voltan yang diguna pada dasarnya adalah perkara yang sama kerana anda menarik semua komponen bateri, tetapi mengecas juga memperkenalkan haba, dan semakin tinggi voltan pengecasan akan lebih panas. Haba diguna apabila bateri teruja lebih tinggi daripada 3.9 volt lagi memburukkan lagi penguraian katod.
Tidak ada penggali rahsia pembuat bateri yang cuba membasuh kami; itu semua kimia.
Dengan kata lain, tegasan yang diperlukan untuk menghidupkan telefon moden dan dengan cepat mengecas baterinya bermakna hampir mustahil untuk "memperbaiki" perkara. Sesiapa yang mempunyai gerudi berkuasa bateri telah melihat ini dalam tindakan. Bateri 12 atau 14 volt yang digunakan dalam alat tidak berlangsung hampir seperti banyak kitaran seperti yang ada dalam telefon kami. Mereka menyimpan dan beroperasi pada voltan yang lebih tinggi, mengecas pada voltan yang lebih tinggi dan lebih panas, dan boleh nyata terjejas selepas beberapa kitaran pengecasan. Mereka menggunakan bateri berasaskan litium asas yang sama seperti telefon kerana menggunakan bahan-bahan yang kita lihat dalam bateri Tesla S akan menjadikannya lebih mahal, dan mereka tidak mempunyai jangka hayat yang sangat panjang. Terima kebaikan kami boleh mengitar semula sebahagian besar bahan di dalamnya dan kami tidak tenggelam di laut yang dibuang bateri Makita dan Porter-Cable dengan litium yang lebih mahal daripada emas.
Berita baiknya adalah bahawa semua syarikat yang membuat bateri litium berusaha untuk membuat sesuatu lebih baik. Sesiapa yang boleh datang dengan bateri pertama yang bertahan lama akan menghasilkan banyak wang daripadanya. Apa yang boleh kita lakukan ialah mengecas telefon kita apabila mereka perlu dicaj, dan tahu bahawa tidak ada konspirasi antara pengilang bateri untuk membuat kita membeli produk baru lebih kerap.
Telefon Android ini mempunyai hayat bateri yang terbaik
