電池為什么會老化.doc

電池為什么會老化電池越用越不給力是地球人都知道的事，但你知道為什么電池會老化嗎？現(xiàn)在就讓我們來看看電池是怎么一步步踏上衰亡之旅的。同時除了制造商，我們消費者又對電池的短命起到了怎樣的作用。在這個iPad、iPhone風靡全球的時代，一兩件新潮的電子東東是每個時尚達人的標配。但你可知道，在這些小玩意兒的內(nèi)部可都隱藏著一枚“定時炸彈”，分分秒秒計算著兩年到四年不等的預置時間，時間一到它就會啟動自毀程序，那時你心愛的東東可就要永遠地離開你了。它究竟是何方神圣呢，竟有這般的本領(lǐng)？其實它僅僅是一塊電池而已。不管你是否知道，從買到電子東東的那一天起，它身體內(nèi)部的電池就踏上了衰亡之旅，逐漸變得不再活力無限。這是時光的無情流逝帶給它的傷痕，就正如同那該死的電腦軟件一樣，總是無端的越來越慢；或是像手機，被萬般呵護卻永遠也避免不了劃痕的增多。電池的衰老歷程該歸咎于誰呢？當然電池制造商逃脫不了干系。但是你知道這是為什么嗎？就讓我們一起來揭開這個謎底吧！充電電池是如何工作的？我們說的充電電池，一般是指鋰電池或者其他類似的電池。簡單來講，鋰電池的工作原理是這樣的：陽極（負極）由非金屬性質(zhì)的鋰化合物構(gòu)成，并和由碳構(gòu)成的陰極（正極）相連。充電時，鋰離子（或帶電原子）在外界電壓作用下被迫從負極運動到正極，然后在正極儲存下來。放電時，這些儲存的鋰離子又回流到負極形成電流，為本本或手機提供了能量。（陽極就是負極？看似有些矛盾的說，其實是醬紫的：電池內(nèi)部的陽極即為外部的負極，內(nèi)部的陰極即為外部的正極。）充電、放電其實都是電池內(nèi)部的化學反應(yīng)，是離子從負極到正極或從正極到負極的運動過程，構(gòu)成正負極的化合物隨著反應(yīng)的進行來回變換。而其他電池的工作原理也如出一轍。鋰電池是很好的一款適用于電子東東的電池。它重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、非常適合做充電電池。更重要的是，它在進行過數(shù)百次的充放電之后才會發(fā)生老化，還是比較耐用的。但它終究也有壞掉的時候，也不能長生不老。為什么電池會老化？電池的老化從它被生產(chǎn)出來的那一刻就不可避免地開始了，而且此過程不可逆。假設(shè)電池容量下降1/3以上就算報廢，那么對于鋰離子電池而言，你即便是買來不用，它也會在某一天報廢。在正常使用條件下，它也只有區(qū)區(qū)幾年的壽命；如果你是數(shù)碼狂人，讓它超負荷工作，那么它的壽命可能連兩年都到不了。因為電池的工作是個化學反應(yīng)過程，消耗是在所難免的。畢竟任何化學反應(yīng)都不可能存在理想狀態(tài)，都會產(chǎn)生能量的損失和一些額外物質(zhì)的生成，電池中進行的反應(yīng)也同樣如此。加拿大電池測試分析公司Cadex的董事長Isidor Buchman說：隨著電池使用時間的增加，鋰離子流動的通路被逐漸增加的障礙物阻塞，直到最后電池徹底報銷。在電池電極上聚集起來的這種物質(zhì)，直接導致了電池穩(wěn)定性的下降。Isidor Buchman描述的這個過程，就是指電池的負極在成千上萬次的化學變化中逐漸變質(zhì)的過程。構(gòu)成負極的鋰化合物在化學反應(yīng)中不斷地吸收和釋放鋰離子，同時自身的結(jié)構(gòu)也發(fā)生著改變，導致離子的交換變得困難。打個通俗的比方，這就像是一塊廚房的抹布，在經(jīng)歷了無數(shù)次的洗滌、擰干之后，變得破爛不堪，最后徹底失去作為抹布的功能。（下圖是工作溫度和電池剩余容量的圖表）對電池更大的威脅，是其內(nèi)部無數(shù)次化學反應(yīng)產(chǎn)生的一些金屬游離物質(zhì)，這種金屬物質(zhì)會在負極上大量聚集，同時在正極上也會有少部分聚集。最終導致兩極上都形成一種金屬鍍層，這對于電池工作是極其不利的。另外電池中的電解質(zhì)也能夠破壞電極。他們逐漸氧化負極，并且在上面留下銹跡，阻塞鋰離子流動。電極被電解質(zhì)逐漸地侵蝕會引發(fā)很嚴重的后果，比如電池老化、電極的吸納離子能力降低、電解質(zhì)成分變化、電池表面被腐蝕。這些電解質(zhì)真正可以稱得上是電池殺手了！董事長Isidor Buchman認為：當今市面上的電池都無法有效抑制這個老化過程。但是這并不代表沒有解決方案，只是因為消費者不想在購買電池上花太多的銀子，因此電池的制造商就只能本著低成本的原則了。市場需求決定了產(chǎn)品性能，消費者不想電池的價格太貴，但又要求它體積盡量小、待機盡量長。無奈之下，這就只能犧牲電池的壽命了。因此，現(xiàn)在市面上充斥著廉價、小巧、超長待機、但壽命短的可怕的電池。此外還有部分人為的因素，促成了這些昂貴電子產(chǎn)品的短命。你會注意到，人們通常每兩年就要會換一次手機，并非手機壞了而是因為他們所簽訂的購機合同只有兩年的期限，這促使他們在兩年之后重新更換手機。同樣本本更替的時間也長不了多少?？茨闶遣皇且矔?jīng)常有這樣的想法：兩年前買的iPod用的還很好，但是不知道為什么，你現(xiàn)在又想換一個新的了。一代蘋果gen unibody本本還沒有過時，但是你已經(jīng)又被13英寸的新一代Air吸引住了，是不是這樣呢？所以我們也不能總是把電子產(chǎn)品更換的原因歸結(jié)到電池老化上，盡管這的確是個重要誘因。怎樣改善現(xiàn)狀？時間促使變革，電池技術(shù)也同樣如此。Buchman說：目前鋰離子電池的容量已經(jīng)基本上達到了極限，但是好在新的技術(shù)已經(jīng)初露端倪。目前的研究大都集中在如何改進電池的負極上。傳統(tǒng)的負極是由碳構(gòu)成的，但是有些研究已經(jīng)試圖通過混入少量硅來提高電池容量。在英國電池制造商正在試圖通過合成一種新的化合物來研制更好的電池。得益于電池技術(shù)的不斷革新，電動汽車發(fā)展勢頭迅猛。不同于Apple或Dell這樣的公司，汽車產(chǎn)業(yè)不能接受僅僅只能使用幾年的產(chǎn)品，所以汽車制造商投入了大量的資金和時間，期望能盡快研發(fā)出能效高，容量大、壽命長的電池。至于Buchman提出的消費者的原因，相信也會很快解決。如果將來的購機入網(wǎng)協(xié)議可以更長，甚至是取消時限，同時消費者也不再熱衷于頻繁