我相信你已經(jīng)注意到，假如你的手機(jī)在用過一段時間之后，你們明顯感覺到手機(jī)電池的充電性能有明顯的不同。假如手機(jī)使用到足夠長的時間，你手機(jī)可能一天都要充幾次電。你有沒有想過為何？

像任何能量相同，電力不是你能創(chuàng)造的東西。所有我們認(rèn)為制造電力的東西實際上只是將一種形式的能量轉(zhuǎn)化為另一種形式，而電池則使用化學(xué)反應(yīng)（能量）來建立可隨時間計量的電荷。我們的手機(jī)中，我們使用鋰基電池，因為它們以合理的成本供應(yīng)體面的產(chǎn)出水平。

在手機(jī)電池內(nèi)部，您會發(fā)現(xiàn)三個關(guān)于我們所談?wù)摰膬?nèi)容非常重要的組件：負(fù)極（稱為陽極，通常由石墨制成），正極（稱為陰極并由鋰和其他金屬）和電解質(zhì)溶液。這三塊材料的化學(xué)反應(yīng)在其基礎(chǔ)上很簡單，也是為何它們可以用來儲存能量。當(dāng)你充電時，來自充電器的鋰離子帶正電并被吸引到負(fù)極。當(dāng)您將電荷從電池中取出時，這些鋰離子將失去其正電荷并不再吸收負(fù)極。您將儲存的能量從已充電的電池中抽出的時間越長，不再充電的鋰離子數(shù)量也會新增，直到剩下的鋰離子不足以出現(xiàn)任何輸出并且電池已耗盡。將其插入充電器將重置此循環(huán)。

循環(huán)在這里是一個重要的詞。由于電池設(shè)計用于存儲電量，因此很難將其使用壽命作為一個時間單位進(jìn)行測量。一個為你持續(xù)兩年的電池可能只有六個月的時間供其他人使用，因為它們的使用方式不同，每個人使用手機(jī)耗電不相同，充電不相同。所以我們很難估計它們能持續(xù)多長時間，電池的壽命是通過充電周期來衡量的。手機(jī)電池通常設(shè)計為可持續(xù)大約500至600個周期，并且一個周期被含義為將完全耗盡的電池充電至100％，然后再次將其耗盡至零。對剩余電量為50％的電池充電，然后將電量回流至50％屬于部分循環(huán)，這就是為何您會聽到它建議在電池電量不足之前給電池充電。當(dāng)然，這種方式并不奏效，因為電池實際上并不計算充電周期的數(shù)量。五百只是一個估計。

但是，由于當(dāng)您為電池充電時會發(fā)生什么，以及它如何影響未來的充電周期，可以存儲的能量以及存儲電荷的電壓（電壓的數(shù)量），因此預(yù)測電池循環(huán)壽命理論上是可行的。

氧化和效率

由于電動汽車是一件真實的東西，而且他們使用的電池價格非常昂貴，因此有關(guān)鋰離子電池為何在使用壽命期間降解的研究已經(jīng)展開。值得慶幸的是，這也適用于我們手機(jī)內(nèi)較便宜（但仍然很貴）的電池，這是因為充電過程中會發(fā)生化學(xué)變化。

我們了解，對電池充電可以使鋰離子充電，然后磁性吸引鋰離子（電是磁性的）。隨著越來越多的帶電離子被吸引，負(fù)極和正極之間的電位差增大。這就是測量電壓的方法–兩個電極之間的勢能差異。一旦達(dá)到特定讀數(shù)，電池將被視為充滿電。在放電時，情況正好相反，電位差減小到零，因為負(fù)電極上不再有正電荷的離子。但是這并不意味著負(fù)極是干凈的，就像在你開始之前相同。

電極氧化。與水和空氣相同，鐵會生銹（這是氧化來自的地方），鋰，石墨和電解質(zhì)鹽會導(dǎo)致電極氧化。當(dāng)每個帶正電荷的離子從電池的陽極上剝離時，微觀層的粒子留下并且已經(jīng)化學(xué)結(jié)合到石墨陽極。這些顆粒由氧化鋰（與氧結(jié)合的鋰）原子和碳酸鋰（與碳鍵合的鋰）原子制成，兩者都不具有與石墨相同的化學(xué)或電學(xué)性質(zhì)。該層干擾充電/放電循環(huán)，并且電位差（電壓）和可以被吸引的帶電離子的數(shù)量都改變，并且最終這些改變足以注意到。

充電電池本質(zhì)上改變了電極的組成，并影響將來充電的方式。

不同類型的鋰組合物以及電解質(zhì)溶液中使用的不同鹽會影響這些沉積物留在電極上的多少，但是制造更清潔循環(huán)的材料不一定是最好的，因為他們無法供應(yīng)盡可能多的儲存能量。我們希望手機(jī)中使用高容量，低功耗的電池，因為它們比高功率電池更安全，成本更低，我們希望它們能夠盡可能長時間地為我們的手機(jī)供電。電動汽車輛可以使用高容量，高功率的電池，因為它們由堅固的框架保護(hù)并且不太可能被損壞。一輛汽車還要能夠在兩次收費之間長途跋涉。特斯拉ModelS更換電池的成本大約在12,000美元。

電壓很重要

影響鋰離子電池循環(huán)次數(shù)的最大因素之一是其電壓。由于手機(jī)和汽車不是設(shè)計用于充電鋰離子電池的唯一東西，因此2015年美國能源部花費大量金錢和時間來查看究竟是什么原因?qū)е聠栴}以及如何減輕這些問題，因為衛(wèi)星使用鋰基電池和太陽能充電器。在電池本身的組成之后，影響電池壽命的下一個最大罪魁禍?zhǔn)资浅潆婋妷汉捅３蛛姾傻碾妷骸?/p>

使鋰離子電池工作的化學(xué)物質(zhì)自然會降低陽極，這就是我們上面提到的。但是，假如您對電池充電的電壓超過3.9伏，或者存儲電位差高于3.9伏的電荷，則同樣的劣化發(fā)生在將電池壽命縮短一半的陰極（正極）上。充電電壓和保持電壓基本上是相同的，因為除了充電還會引入熱量，您會激發(fā)電池的所有組件，而充電電壓越高，充電電壓越高。當(dāng)電池被激勵時施加的熱量高于3.9伏特會加劇陰極的退化。

電池制造商沒有秘密陰謀試圖抓走我們;這都是化學(xué)。

換句話說，為現(xiàn)代手機(jī)供電并快速為其電池充電所需的電壓意味著幾乎不可能修復(fù)事情。任何使用電池驅(qū)動的鉆機(jī)的人都會看到這一點。工具中使用的12或14伏電池持續(xù)時間與我們手機(jī)中的不同。它們以更高的電壓存儲和操作，以更高的電壓充電并且更熱，并且在幾個充電周期后可能會受到明顯影響。他們使用與手機(jī)相同的基本鋰離子電池，因為使用我們在特斯拉S電池中看到的各種材料會使它們更昂貴，而且壽命也不會太長。謝天謝地，我們可以回收它們中的大部分材料，