“容量衰減”
電池科學家和工程師稱,當前電池的主要問題是“容量衰減”。通常人們會問這樣的問題:“為什么我的電池無法充電?”還有一些人抱怨稱,我剛給手機充電,它怎么又沒有電了?
這是熱力學第二定律的結果,熱力學第二定律指出,只要有一些真實的過程發(fā)生,它就會在該過程中浪費一定數(shù)量電能,并且無法恢復。
想像一下這是如何工作的,電池的使用就像在兩個杯子之間傳遞水一樣。使用電池就像把水從一個杯子里倒進另一個杯子里,充電的時候需要把水倒回第一個杯子里。即使你來回倒水一兩次沒有灑一滴水,但是每個杯子里總有一點你無法倒出來的殘留水。
現(xiàn)在想象一下,在兩到三年的手機電池使用時間里,或者10-20年電動汽車的電池使用時間里,會有成百上千次充電過程。
隨著時間推移能量浪費不斷增長
隨著時間的推移,成千上萬次電池容量衰減將導致大量電池能量損失。即使將一個幾乎觀察不到的水滴噴灑出去,例如:0.1毫升的水,如果它發(fā)生了1萬次,那么損耗的水量就能達到1升。
這甚至不包括在某種程度上導致一個杯子失敗的可能性,甚至會失去更多的水,例如:漏水或者加熱,以及水分蒸發(fā)。就像水從一個杯子中倒入另一個杯子的過程中,水不可避免地會減少,更多的能量需要補充電池,而不僅限于現(xiàn)有存儲容量,隨著時間的推移,相對于電池儲存能量,浪費的電池能量比例會逐漸增大。
事實上,你使用電池頻率越高,消耗的電池能量就越多,電池很快會到達一個極限點——處于“死亡狀態(tài)”,不能再繼續(xù)充電。目前,馬丁和其他同事正在研究新的方法,使耗電-充電循環(huán)運行得更加順利,期間減少浪費的電池能量,但是熱力學第二定律總是無法完全擺脫這一現(xiàn)狀。