Защо телефон батерията дренаж толкова бързо, обяснено с две чаши вода

Защо батериите умират? И защо те могат да бъдат презареждани толкова много пъти, преди да нямат полезна сума за таксуване? Моят млад син ме попита за това преди години, когато батерията на батерията спря да се движи, чудейки се за това, което той нарича „вечна батерия“. И същият този въпрос вероятно е преминал през ума на всеки потребител на мобилен телефон, който се опитва да изпрати един последен текст. преди екранът да мига.

Изследванията, като моите, продължават по света, за да направят батерии, които се зареждат по-бързо, продължават по-дълго и могат да се презареждат и разреждат много повече пъти от днешните. Но колкото и вие и аз бихме искали, невъзможно е да направите наистина вечна батерия. Преподавах термодинамика повече от 30 години. Досега нищо не предполага, че можем да нарушим фундаменталните закони на науката, за да получим тази неуловима батерия.

Учените и инженерите на батериите наричат ​​основния проблем „избледняване на капацитета“. Редовните хора се чудят за това с въпроси като „Защо батерията ми не се задържа?“ И оплаквания като „Току-що презаредих това и вече е излязло!“

Виж също: Тази нова батерия може да захрани бъдещето на космическите изследвания

Това е резултат от втория закон на термодинамиката, който гласи, че когато се случи някакъв реален процес, той създава определено количество загубена енергия по пътя, който никога не може да бъде възстановен. Всеки път, когато батерията е заредена или изтощена, има малко загубена енергия - малко загубен капацитет в батерията, която не може да бъде възстановена.

За да си представите как работи това, помислете за използването на батерията като прехвърляне на вода между две чаши. Използването на батерията е като изпразване на водата от една чаша в друга и зареждането на батерията включва изливането на водата обратно в първата чаша. Дори и да го правите един или два пъти, без да изливате капка, винаги остава малко малко във всяка чаша, която не можете да излеете.

Сега си представете изливането назад и напред стотици или дори хиляди пъти за период от две или три години (за батерия от мобилен телефон) или 10 до 20 години (за електрически автомобил). С течение на времето, всички хиляди малки и големи неща, които се объркват, допринасят за липсата на доста вода. Дори разливането на едва видима капка - да кажем една десета от милилитър - добавя до един цял литър, ако се случи 10 000 пъти. Това дори не включва възможността една чаша да се провали по някакъв начин, че да загуби още повече вода - като изтичане на теч или загряване и причиняване на изпарение.

Точно както водата неизбежно изчезва, когато се излива от една чаша в друга, толкова повече енергия се изисква за зареждане на батерията, отколкото всъщност се съхранява, и по-малко енергия излиза, отколкото се съхранява в нея. Делът на загубената енергия към съхранената енергия нараства с времето.

Всъщност, колкото повече използвате батерията, толкова повече енергия се губи и колкото по-скоро батерията достигне точка, в която е мъртва и не може да се презареди. Аз и другите изучаваме начините, по които тези цикли на презареждане и презареждане ще работят по-гладко, за да се намали количеството на отпадъците, но вторият закон на термодинамиката винаги ще се увери, че няма начин да се отърве от него изцяло.

Тази статия първоначално е публикувана на разговор от Стив У. Мартин. Прочетете оригиналната статия тук.