Reeds buite beheer - weer ?! fizkes / Shutterstock.com
Hoekom sterf batterye? En, hoekom kan hulle soveel keer herlaai word voordat hulle nie 'n nuttige hoeveelheid lading sal hou nie? My jong seun het my van daardie jare gelede gevra toe sy battery-aangedrewe speelgoedmotor gestop het, en wonder oor wat hy 'n "ewige battery" genoem het. En dieselfde vraag het waarskynlik die kop van elke selfoongebruiker oorgesteek om een ​​laaste teks voor te stuur die skerm blink af.
Navorsing, soos myne, gaan voort oor die wêreld Om batterye te maak wat vinniger aankla, langer hou en laai en ontslaan kan word, baie meer keer as vandag se. Maar soveel as wat jy en ek wil, is dit onmoontlik om 'n ewige battery te maak. Ek het vir meer as 30 jaar termodinamika geleer. Tot dusver is daar niks wat daarop dui dat ons die fundamentele wette van die wetenskap kan verbreek om daardie ontwykende battery te kry nie.
Battery wetenskaplikes en ingenieurs noem die hoof probleem "kapasiteit vervaag." Gereelde mense wonder oor dit met vrae soos "Hoekom sal my battery nie 'n lading hou nie?" En klagtes soos "Ek het net hierdie ding herlaai en dit is alweer weer!"
Dit is 'n gevolg van die tweede wet van termodinamika, wat sê dat wanneer 'n werklike proses gebeur, dit 'n sekere hoeveelheid vermorsde energie op die pad skep wat nooit herstel kan word nie. Enige tyd wanneer 'n battery opgelaai of ontlaai word, is daar 'n bietjie van die vermorsde energie - 'n bietjie vermorsde kapasiteit in die battery wat nie herwin kan word nie.
Om te besin hoe dit werk, dink aan die gebruik van batterye soos om water tussen twee koppies oor te dra. Die gebruik van 'n battery is soos om die water van een koppie na die ander te le, en om die battery te laai, behels die water terug in die eerste beker. Selfs as jy dit een of twee keer doen sonder om 'n druppel te mors, is daar altyd net 'n klein bietjie in elke koppie wat jy nie kan uitstort nie.
Daar is altyd ten minste 'n bietjie oor
Verbeel jou nou om honderde of selfs duisende kere oor 'n tydperk van twee of drie jaar (vir 'n selfoonbattery) of 10 tot 20 jaar te spoel (vir 'n elektriese motor). Met verloop van tyd word al die duisende klein en groot dinge wat verkeerd loop, nogal 'n bietjie water ontbreek. Selfs 'n skaars sigbare druppel mors - sê een tiende van 'n milliliter - voeg tot 'n hele liter as dit 10,000 keer gebeur. Dit sluit nie eens in die moontlikheid dat een koppie op een of ander manier misluk, wat selfs meer water verloor nie, soos om 'n lek te spruit of te verhit en verdamping te veroorsaak.
Net soos water onvermydelik ontbreek wanneer dit van een koppie na 'n ander oorgegee word, is daar meer energie nodig om die battery te laai as wat dit werklik stoor, en minder energie kom uit as wat daarin gestoor word. Die verhouding van vermorsde energie tot gestoorde energie groei oor tyd.
Trouens, hoe meer jy 'n battery gebruik, hoe meer energie word vermors, en hoe gouer die battery sal 'n punt bereik waar dit dood is en nie nuttig kan herlaai word nie. Ek en ander is maniere bestudeer om die ontlading-herlaai siklusse te laat loop om die hoeveelheid afval te verminder, maar die tweede wet van die termodinamika sal altyd seker maak dat daar geen manier is om dit heeltemal daarvan ontslae te raak nie.