私たちの携帯電話の電池がなぜそんなに速く死ぬのですか?

私たちの携帯電話の電池がなぜそんなに速く死ぬのですか?
すでにもう充電していない - もう一度! fizkes / Shutterstock.com

なぜ電池が消耗するのですか? そして、なぜ彼らは、何回も充電をしてから、有益な料金を払わないでしょうか? 私の若い息子は、バッテリー駆動のおもちゃの車が動くのを止めて数年前に私に尋ねました。「永遠のバッテリー」と呼ばれるものについて疑問を抱いていました。この同じ質問は、おそらくすべての携帯電話ユーザーが最後のテキスト画面が点滅します。

研究、私のような, 世界各地で 充電が早く、長持ちし、今日よりもさらに多くの充電と放電が可能なバッテリーを作ります。 しかし、あなたと私が望む限り、本当に永遠のバッテリーを作ることは不可能です。 私は30年以上にわたって熱力学を教えてきました。 これまでのところ、科学的根本的な法則を破って、わかりにくい電池を手に入れることができるという示唆はありません。

バッテリーの科学者やエンジニアは、主な問題を「容量低下」と呼んでいます。定期的な人は、「なぜバッテリーは充電しないのですか?」と疑問を抱いて「それを再充電しました。

それは、 熱力学の第2法則何か実際のプロセスが起こるたびに、決して回収できない道に沿って一定量の無駄なエネルギーを作り出すと述べています。 バッテリーが充電または放電されるたびに、無駄なエネルギーが少しあります。これは、バッテリーでは回収できない容量の無駄です。

これがどのように動作するかを想像するには、2つのカップの間で水を移動するような電池の使用を考えてください。 電池を使用することは、あるカップから他のカップへ水を空にすることであり、電池を充電することは、水を第1のカップに戻すことを含む。 たとえそれを1〜2回しても落とさずにいても、各カップにはちょっとだけ残っています。

常に少なくとも少し残っている

今では、2〜3年(携帯電話バッテリー用)または10〜20年(電気自動車用)の間に数百回または数千回前後に注ぐことを想像してください。 時間が経つと、何千もの大小のものが間違っていて、欠けている水がかなり多くなります。 たとえそれが10,000回起こったとしても、ほんのわずかしか見えない滴(たとえば10分の1ミリリットル)が1リットルに足りる。 それには、一杯のカップが何らかの方法で失敗し、さらに水を失う可能性も含まれています。

あるカップから別のカップに注ぐときに水が必然的になくなるのと同じように、実際に蓄えられるよりも多くのエネルギーが蓄えられ、そこに蓄えられるエネルギーよりも少ないエネルギーが放出されます。 蓄えられたエネルギーに対する無駄なエネルギーの割合は、時間とともに増加します。

会話実際には、バッテリーを使いこなすほど、エネルギーが無駄になり、バッテリーが死んですぐに再充電できないほど早くバッテリーが充電されます。 私と他の人は 放電サイクルをよりスムーズに実行する方法を研究しています 廃棄物の量を減らすことができますが、熱力学の第2の法則は、それを完全に取り除く方法がないことを常に確認します。

著者について

材料科学と工学の教授であるSteve W. Martinは、 アイオワ州立大学

この記事は、最初に公開された 会話。 読む 原著.

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