手機電池在冬天為什么那么不耐用？

冬天到了，手機電量又開啟了它的形而上學模式。

相信大師或多或少都碰到以下環境。

為什么我的小手機明較著示還有20%的電量，只不外拿出來籌辦掃個共享單車，然后它就顯示2%的電量，再然后就主動關機了，留下了在冬風中凌亂外加瑟瑟顫栗的我。

又為什么我的小手機在戶外凍傻釀成了磚，但一回到房間里和緩一下，它竟能又能開機，電量竟然也恢復了。

或者又為什么我的小手機在冬天的時辰電量失落得賊快，要走哪都要帶著充電寶。

然后您就可能會思疑人生：我的手機電池是不是壞了，為啥就像小孩子的脾性一樣讓人捉摸不透？

其實您的手機電池沒壞，它生成就是這個脾性，只能順著它。

起首，您要知道，手機里面是鋰離子電池，對，就是本年得了諾貝爾化學獎的那個鋰離子電池。

鋰離子電池本家兒要由正極（Cathode Electrode）、負極（Anode Electrode）、電解液（Electrolyte）、隔閡（Separator）、外殼（Case）構成。

△圓柱形與軟包鋰離子電池的布局 | 來歷：futurecar.com

因為手機里面的空間狹小，為了充實操縱空間，手機上的鋰離子電池正極都是鈷酸鋰（壓實密度高，體積更小，少占處所），負極是石墨。

鋰離子電池的道理相信大師都已經比力領會了，就是依靠鋰離子在正極與負極之間的遷徙來存儲與釋放能量。鋰離子的遷徙行為酷似搖椅，又被稱為“搖椅電池”。充電時，鋰離子從正極脫出，顛末電解液再嵌入負極的石墨層中，與外電路過來的電子連系；而在放電時，鋰離子與電子的活動偏向則與充電時相反。

上面這張圖只是為了便利申明鋰離子電池的道理，才將鋰離子的活動畫的那么簡單，現實上鋰離子電池的活動可比這復雜多了，看下面這張圖就知道了。

△鋰離子電池示意圖[1]

放電時，鋰離子從負極活動到正極，要先在石墨層中擴散，經由過程石墨與電解液的界面，然后在電解液中遷徙，經由過程電解液與鈷酸鋰的界面，最后在鈷酸鋰中擴散。這一步步的，真的可以說是跨過山和大海，鋰離子“搬一次家”也真是不輕易。

說了這么多，到底為啥子冬天的時辰鋰離子電池電量就失落的那么快呢？

別急，讓我們先來看一張圖。這是鋰離子電池在分歧溫度下放電曲線圖。

△分歧溫度下鋰離子電池的放電曲線[2]

拿到一張圖，起首要看的天然是它的坐標軸了，橫坐標是容量Q（電量），縱坐標是電壓U，看到這，不禁想起一個公式：

W=QU（能量=電量×電壓）

操縱一點點微積分的常識，可以知道，圖中曲線和坐標軸圍當作的面積就是能量。這張圖告訴我們，鋰離子電池跟著溫度的降低，它所能釋放的能量是在削減的，不僅如斯，它的容量在削減，電壓也變低了。

這就是為什么鋰離子電池在冬天不耐用。好奇心爆棚的小可愛必定不知足于僅僅知道這個現象，更想知道里面深條理的原因。

△來歷：giphy.com

前面已經說到了，鋰離子電池放電的時辰，鋰離子從石墨遷徙到正極，要跨過山和大海。當鋰離子電池的溫度降低的時辰，鋰離子的遷徙會加倍地艱難。溫度降低的時辰，鋰離子在石墨和鈷酸鋰中的擴散系數會減小，而電解液的粘度增大，鋰離子在活性物質和電解液中的遷徙都受到了很大的阻礙。

這樣聽起來不太直不雅，我們來看一下無添加電解液的當作分就知道是怎么回事了。電解液的溶劑是碳酸乙烯酯（EC）和碳酸二甲酯（DMC）的夾雜物。

△碳酸乙烯酯（Ethylene Carbonate），熔點：34~37℃

△碳酸二甲酯（Dimethyl Carbonate），熔點：2~4℃

看到這兩種物質的熔點了嗎？室溫下碳酸乙烯酯就凝固了，0℃下碳酸二甲酯當作了固體。那么當鋰離子電池處于低溫情況下，輕則電解液粘度增大，嚴重的甚至會部門凝固。鋰離子在凍當作固態的電解液中遷徙，想想就很是不輕易。

在低溫下，鋰離子的遷徙受阻，最顯著的影響就是電池的內阻會大大增添，鋰離子電池的端電壓（端電壓=開路電壓-電流×電池內阻）下降，當手機檢測到鋰離子電池處于低電壓的時辰，覺得電池快沒電了，就提醒您電量不足，甚至為了庇護電池，會主動關機。現實上鋰離子電池明明是有那么多電量的，可就是闡揚不出來。

為了降服這個問題，科學家也在盡力，研發電解液添加劑和低溫電解液，讓鋰離子電池在低溫下也能正常利用。

那對于手機上的鋰離子電池，有法子讓它在冬天的時辰別失落電失落那么快嗎？

法子當然有，您別在嚴寒的戶外用手機就行，找個和緩的處所，好比在暖氣房里，保管您的小手機不耍小脾性。話說，在暖氣房里玩手機欠好嘛？若是其實是要在嚴寒的戶外用手機，那就抓緊用，用完之后趕緊揣兜里。萬一手機被凍傻了，也別擔憂，放到和緩的處所它就可以恢復過來，又能正常利用。

其其實冬天更應該注重的是別在低溫下給手機充電。前面說到，鋰離子在低溫下的遷徙速度會降低，低溫下給鋰離子電池充電時，鋰離子嵌入到石墨層中的速度比力慢，就會有鋰離子來不及嵌入到石墨層中，而直接在石墨概況獲得電子形當作金屬鋰，這個過程叫做“析鋰”，析出的金屬鋰有一部門變得不具有活性，也就是不會介入今后的鋰離子遷徙，當作為了“死鋰”。

伶俐的您必定也想到了，充放電過程中介入遷徙的鋰離子少了，那么鋰離子電池的容量也就會削減，這種容量的衰減是不成逆的，就算您把電池拿回到暖和的處所，它也沒法恢復。這時辰只有兩個解決法子——換電池或者換手機（多了個換手機的來由）。

△來歷：giphy.com