“容量衰减”
电池科学家和工程师称,当前电池的主要问题是“容量衰减”。通常人们会问这样的问题:“为什么我的电池无法充电?”还有一些人抱怨称,我刚给手机充电,它怎么又没有电了?
这是热力学第二定律的结果,热力学第二定律指出,只要有一些真实的过程发生,它就会在该过程中浪费一定数量电能,并且无法恢复。
想像一下这是如何工作的,电池的使用就像在两个杯子之间传递水一样。使用电池就像把水从一个杯子里倒进另一个杯子里,充电的时候需要把水倒回第一个杯子里。即使你来回倒水一两次没有洒一滴水,但是每个杯子里总有一点你无法倒出来的残留水。
现在想象一下,在两到三年的手机电池使用时间里,或者10-20年电动汽车的电池使用时间里,会有成百上千次充电过程。
随着时间推移能量浪费不断增长
随着时间的推移,成千上万次电池容量衰减将导致大量电池能量损失。即使将一个几乎观察不到的水滴喷洒出去,例如:0.1毫升的水,如果它发生了1万次,那么损耗的水量就能达到1升。
这甚至不包括在某种程度上导致一个杯子失败的可能性,甚至会失去更多的水,例如:漏水或者加热,以及水分蒸发。就像水从一个杯子中倒入另一个杯子的过程中,水不可避免地会减少,更多的能量需要补充电池,而不仅限于现有存储容量,随着时间的推移,相对于电池储存能量,浪费的电池能量比例会逐渐增大。
事实上,你使用电池频率越高,消耗的电池能量就越多,电池很快会到达一个极限点——处于“死亡状态”,不能再继续充电。目前,马丁和其他同事正在研究新的方法,使耗电-充电循环运行得更加顺利,期间减少浪费的电池能量,但是热力学第二定律总是无法完全摆脱这一现状。