手机电池在冬天为什么那么不耐用？

冬天到了，手机电量又开启了它的形而上学模式。

相信大师或多或少都碰到以下环境。

为什么我的小手机明较着示还有20%的电量，只不外拿出来筹办扫个共享单车，然后它就显示2%的电量，再然后就主动关机了，留下了在冬风中凌乱外加瑟瑟颤栗的我。

又为什么我的小手机在户外冻傻酿成了砖，但一回到房间里和缓一下，它竟能又能开机，电量竟然也恢复了。

或者又为什么我的小手机在冬天的时辰电量失落得贼快，要走哪都要带着充电宝。

然后您就可能会思疑人生：我的手机电池是不是坏了，为啥就像小孩子的脾性一样让人捉摸不透？

其实您的手机电池没坏，它生成就是这个脾性，只能顺着它。

起首，您要知道，手机里面是锂离子电池，对，就是本年得了诺贝尔化学奖的那个锂离子电池。

锂离子电池本家儿要由正极（Cathode Electrode）、负极（Anode Electrode）、电解液（Electrolyte）、隔阂（Separator）、外壳（Case）构成。

△圆柱形与软包锂离子电池的布局 | 来历：futurecar.com

因为手机里面的空间狭小，为了充实操纵空间，手机上的锂离子电池正极都是钴酸锂（压实密度高，体积更小，少占处所），负极是石墨。

锂离子电池的道理相信大师都已经比力领会了，就是依靠锂离子在正极与负极之间的迁徙来存储与释放能量。锂离子的迁徙行为酷似摇椅，又被称为“摇椅电池”。充电时，锂离子从正极脱出，颠末电解液再嵌入负极的石墨层中，与外电路过来的电子连系；而在放电时，锂离子与电子的活动偏向则与充电时相反。

上面这张图只是为了便利申明锂离子电池的道理，才将锂离子的活动画的那么简单，现实上锂离子电池的活动可比这复杂多了，看下面这张图就知道了。

△锂离子电池示意图[1]

放电时，锂离子从负极活动到正极，要先在石墨层中扩散，经由过程石墨与电解液的界面，然后在电解液中迁徙，经由过程电解液与钴酸锂的界面，最后在钴酸锂中扩散。这一步步的，真的可以说是跨过山和大海，锂离子“搬一次家”也真是不轻易。

说了这么多，到底为啥子冬天的时辰锂离子电池电量就失落的那么快呢？

别急，让我们先来看一张图。这是锂离子电池在分歧温度下放电曲线图。

△分歧温度下锂离子电池的放电曲线[2]

拿到一张图，起首要看的天然是它的坐标轴了，横坐标是容量Q（电量），纵坐标是电压U，看到这，不禁想起一个公式：

W=QU（能量=电量×电压）

操纵一点点微积分的常识，可以知道，图中曲线和坐标轴围当作的面积就是能量。这张图告诉我们，锂离子电池跟着温度的降低，它所能释放的能量是在削减的，不仅如斯，它的容量在削减，电压也变低了。

这就是为什么锂离子电池在冬天不耐用。好奇心爆棚的小可爱必定不知足于仅仅知道这个现象，更想知道里面深条理的原因。

△来历：giphy.com

前面已经说到了，锂离子电池放电的时辰，锂离子从石墨迁徙到正极，要跨过山和大海。当锂离子电池的温度降低的时辰，锂离子的迁徙会加倍地艰难。温度降低的时辰，锂离子在石墨和钴酸锂中的扩散系数会减小，而电解液的粘度增大，锂离子在活性物质和电解液中的迁徙都受到了很大的阻碍。

这样听起来不太直不雅，我们来看一下无添加电解液的当作分就知道是怎么回事了。电解液的溶剂是碳酸乙烯酯（EC）和碳酸二甲酯（DMC）的夹杂物。

△碳酸乙烯酯（Ethylene Carbonate），熔点：34~37℃

△碳酸二甲酯（Dimethyl Carbonate），熔点：2~4℃

看到这两种物质的熔点了吗？室温下碳酸乙烯酯就凝固了，0℃下碳酸二甲酯当作了固体。那么当锂离子电池处于低温情况下，轻则电解液粘度增大，严重的甚至会部门凝固。锂离子在冻当作固态的电解液中迁徙，想想就很是不轻易。

在低温下，锂离子的迁徙受阻，最显著的影响就是电池的内阻会大大增添，锂离子电池的端电压（端电压=开路电压-电流×电池内阻）下降，当手机检测到锂离子电池处于低电压的时辰，觉得电池快没电了，就提醒您电量不足，甚至为了庇护电池，会主动关机。现实上锂离子电池明明是有那么多电量的，可就是阐扬不出来。

为了降服这个问题，科学家也在尽力，研发电解液添加剂和低温电解液，让锂离子电池在低温下也能正常利用。

那对于手机上的锂离子电池，有法子让它在冬天的时辰别失落电失落那么快吗？

法子当然有，您别在严寒的户外用手机就行，找个和缓的处所，好比在暖气房里，保管您的小手机不耍小脾性。话说，在暖气房里玩手机欠好嘛？若是其实是要在严寒的户外用手机，那就抓紧用，用完之后赶紧揣兜里。万一手机被冻傻了，也别担忧，放到和缓的处所它就可以恢复过来，又能正常利用。

其其实冬天更应该注重的是别在低温下给手机充电。前面说到，锂离子在低温下的迁徙速度会降低，低温下给锂离子电池充电时，锂离子嵌入到石墨层中的速度比力慢，就会有锂离子来不及嵌入到石墨层中，而直接在石墨概况获得电子形当作金属锂，这个过程叫做“析锂”，析出的金属锂有一部门变得不具有活性，也就是不会介入今后的锂离子迁徙，当作为了“死锂”。

伶俐的您必定也想到了，充放电过程中介入迁徙的锂离子少了，那么锂离子电池的容量也就会削减，这种容量的衰减是不成逆的，就算您把电池拿回到暖和的处所，它也没法恢复。这时辰只有两个解决法子——换电池或者换手机（多了个换手机的来由）。

△来历：giphy.com