草根影响力新视野 刘超编译
芝加哥在冬天是一个无情的地方。想像这样一个场景:当你想在城里转转吗?却没有车子搭乘。你只能站在一个混凝土的火车平台上,尽可能减少肌肤裸露在外面,呼啸的寒风一阵阵吹来。头顶上微弱的室外加热灯,也在风中显得微不足道。
上周六(12月30日),当温度下降到华氏3度(摄氏零下16度)时,我发现自己站在一个这样的水泥台上。我刚吃完午餐回来,吃午餐的时候我在餐厅将手机电量充满。我的下一个目的地是我不熟悉的市区,所以我必须借助手机的GPS导航功能,以便指导。然而,当我把我的设备从口袋里取出来检查时,我的手机萤幕右上角的电量读数是红色的,“1%……”。过了一会儿,手机关机了。
为什么?
简短的回答是,电池依靠化学反应来工作,而冷冻温度会减慢或停止这些反应。
锂离子电池是一种普通的充电设备,它在我们的现代生活中占据主导地位,几乎现在每一台手机都有它的存在。当单个锂离子通过电池(阳极)到另一端(阴极)的一端移动时,放电电流就会释放出来。当电池耗尽时,所有这些离子都嵌入在阴极的多孔石墨中。据位于密歇根的电池技术初创公司Sakti3的联合创始人兼首席执行官安玛丽萨斯特里(Ann Marie Sastry)说,当电池充满电时,它们都被植入了阳极。
化学家们并没有很好地了解在锂离子电池内部发生的反应到底有多冷。电池工程师在2011年电化学学会期刊上的一篇论文中写道:“在低温下导致锂离子电池性能下降的确切机制还不太清楚。”
但基本上来说,极端寒冷会减慢所有类型电池的反应速度。
当我的手机的电量显示为“1%”时,所有的离子都不会突然跳到阴极上。事实上,低温阻止了电池在室温下的缓慢放电,正如工程网站“岩石网”所解释的那样。但是,由于酷寒减缓或停止了电池内部的反应,它释放的电流比保持工作所需的电流要少。这款手机将这种微弱的放电解释为电池快死的信号,然后很快就关机了。
幸运的是,我没有试图给我的电池充电,而手机仍然是冰冻的。劳伦斯伯克利在他的网站上写道,在非常寒冷的温度下,锂离子充电过程可能会非常失败。在正常情况下,在电池中使用电流会将离子送回阳极石墨的孔隙中。当电池被冻结时,离子不会进入石墨。相反,它们会在石墨的表面以固态锂的形式离开溶液和平板。这个过程会破坏电池的性能和寿命。
当我的手机再次升温时,它不需要充电;它只需要足够温暖的温度来进行反应。当我按下新加热设备上的电源按钮时,它打开了,电瓶读数为“94%”。
离子没有消失。他们只是在寒冷的天气里不能正常活动。
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