24.阅读《手机电池在冬天为什么那么不耐用》,完成问题。
手机电池在冬天为什么那么不耐用
你是否有过这样的疑惑:为什么手机在冬天的时候电量掉得特别快,一不小心手机就自动关机了,然而回到屋里暖和一会儿,手机又能开机而且电量也恢复了。
现代智能手机内置的都是锂电池,其内部主要是由含锂化合物的正极材料、电解质、隔离膜、负极材料和外壳五个部分组成。其中,正极材料和负极材料(石墨)都被嵌入到电解质中,而隔离膜则处于正、负极之间,避免它们直接接触导致短路发热,引起燃烧爆炸。如图所示为一种锂电池的结构示意图。
在充电时,正极材料分子中的锂元素会被分离出来,变成一个带有正电荷的锂离子,在外加电场的作用力下,这个锂离子会穿越电解质和隔离膜,到达负极后与其中的碳原子发生化学反应生成LiC
6,并稳定地嵌入到负极的石墨层中,完成了电能向化学能的存储过程。
在放电时,锂离子从负极运动到正极,要先在石墨层中扩散,通过石墨与电解液的界面,然后在电解液中迁移,通过电解液与正极材料的界面,最后在正极材料中扩散。这个过程形成了电流,为手机供电,完成化学能向电能的转化。
当手机处于低温环境的时候,锂离子在石墨和正极材料中的扩散减慢,而电解液的粘度增大,这些因素导致锂离子在电解液中的迁移都受到了很大的阻碍,从而使锂离子电池两端的电压下降,当手机检测到锂离子电池处于低电压的时候,以为电池快没电了,就提醒你电量不足,甚至为了保护电池,会自动关机。
在冬天更应该注意的是别在低温下给手机充电,低温下给锂离子电池充电时,锂离子嵌入到石墨层中的速率比较慢,就会有锂离子来不及嵌入到石墨层中,而直接在石墨表面得到电子形成金属锂,这个过程叫做“析锂”,析出的金属锂有一部分变得不具有活性,也就是不会参与以后的锂离子迁移,而使锂离子电池的容量减少,这种容量的衰减是不可逆的,就算你把电池拿回到温暖的地方,它也没法恢复。
(1)锂电池在充电过程中,把
能转化为
能。
(2)请你给冬季在户外使用手机的人提供至少两条建议。