現在的世界可能比以往任何時候都更依賴電池供電。許多日常用品——從你的手錶到你的汽車，再到你現在正在閱讀這篇文章的手機——都是由這些儲存電力的小容器提供能量的，所以我們很容易認為整個情況是理所當然的。
直到最壞的情況發生：你的電池沒電了。因為與電池一樣設計精良且持久耐用，它們都具有– 要理解其中的原因，需要對電池的工作原理進行一些解釋，更不用說它們為什麼停止了。
電池如何運作？
從大局來看，我們都知道電池的用途：它們按需釋放電力，因此我們可以為諸如或者低聚中年危機。但他們到底是怎麼做到的呢？
好吧，首先要做的事情是：電池並不像您曾經想像的那樣，只是一個裝滿未使用的電力並在內部晃動的圓柱體。 「你無法捕獲和儲存電力，」現任麻省理工學院材料科學與工程和冶金學教授安托萬·阿拉諾爾解釋說，早在2012年。 “但是你可以將電能儲存在電池內的化學物質中。”
有大量的但所有這些電池的想法都是相同的：發生化學反應，將帶電粒子從一個端子（陽極）移動到另一個端子（稱為陰極）。
根據您想要使用電池的用途，這些端子將由不同的化學物質製成。鋰離子電池（智慧型手機或電動車中常見的可充電電池）將使用某種形式的鋰化合物作為陰極，（通常）使用某種石墨作為陽極。在鹼性電池中（當您聽到“電池”這個詞時您可能實際上想到的就是這種電池）陰極由二氧化錳製成，陽極由鋅製成。
當電池連接到電路時，電子穿過外部電線（這就是產生電荷的原因），而離子則穿過電池的第三個關鍵組件：電解質，它將陽極和陰極分開。
「這兩種反應同時發生，」阿拉諾說。 “離子通過電解質傳輸電流，而電子在外部電路中流動，這就是產生電流的原因。”
為什麼電池停止運作？
假設您的電池是鹼性電池而不是鋰離子電池，它最終停止工作的原因很簡單。一旦反應物耗盡，也就是當鋅與二氧化錳完全反應時，產生電流的化學反應就必須停止。到那時，它就平坦了。
「由於化學反應只有在端子連接時才會開始，因此未使用的電池可以在架子上放置一年，並且仍然具有充足的電量，」解釋道開放大學。 「然而，電池只含有固定數量的反應物，一旦這些反應物用完，化學反應就會停止——電池就死了！”
然而——正如任何擁有一輛壞車的人一樣你已經知道了——有幾種方法可以加速電池耗盡的過程。溫度是一個大問題：冷卻電池，內部的化學反應會發生得更慢，產生的電流比高溫下的電池少。去當溫度計下降到某個點時，所產生的電流量不足以為你的小玩意供電，並且電池在功能上（儘管是暫時的）耗盡。
同樣，讓電池變得太熱是一個萬無一失的方法……好吧，從字面上看， 有時。如果鋰離子電池過熱，在某些情況下，它們可能會陷入熱失控：“鋰離子電池進入無法控制的自加熱狀態的現象”，安全科學組織解釋道。UL 研究院，這“可能導致極高的溫度、劇烈的電池排氣、煙霧和火災。”
如果出現以下情況，電池也會更快耗盡：它們漏水– 一個真實的和可能相當危險當電池容器發生某種破裂使其化學成分逸出時就會發生這種現象。縮短電池壽命的原因是不言而喻的：電池內部的反應物較少，因此電池耗盡的速度更快。
最後，還有一件事你一直懷疑，但又認為這不可能是真的：是的，當你的智慧型手機電池電量已經很低時，它確實會更快地失去電量。這是因為電池的電壓在放電時會下降，並且在其使用壽命結束時下降得更快 - 另一方面，您的設備仍然需要相同的電量。
由於功率等於電流乘以電壓，因此保持相同水平的唯一方法是在電壓較低時增加電流量。
充電電池怎麼樣？
不過，這確實提出了一個問題：充電電池到底怎麼了？當然，如果電池因為反應物耗盡而報廢，那麼事情就結束了，對吧？
事實上，解決方案既非常簡單又非常聰明：你只需要向後運轉反應。
「在可充電電池中，電子和離子可以透過電路和電解質向任一方向移動，」能源部解釋科學辦公室。 「當電子從陰極移動到陽極時，它們會增加化學勢能，從而為電池充電；當它們向另一個方向移動時，它們會將化學勢能轉化為電路中的電能並使電池放電。
“在充電或放電過程中，帶相反電荷的離子通過電解質在電池內部移動，以平衡通過外部電路移動的電子的電荷，並產生可持續的可充電系統。”
現在，可充電電池仍然可能會出現永久性故障，而究竟為什麼會發生這種情況是一個正在進行的研究領域，因為原因往往是特定於化學的。部分問題在於化學反應無法 100% 逆轉，因此電池的內部化學結構會逐漸改變原來的結構。
「所有電池在其使用壽命期間都會出現性能損失，包括容量逐漸下降[...]和內阻增加，導致電壓衰減和功率損失，」指出2016年回顧之一進入現象。
不過，就像一次性電池一樣，這種退化發生的速度到底有多快可能“根據儲存或使用條件而有很大不同”，作者寫道。所以基本上，如果您想盡可能延長電池壽命，請正確對待它們。
最後：一旦你的電池完全耗盡，不要直接把它們丟掉。 “電池可能含有汞、鉛、鎘、鎳和銀等金屬，如果在使用壽命結束時管理不當，可能會對人類健康或環境構成威脅。”環保署。
然後，把它們扔進垃圾掩埋場，它們基本上就會坐在那裡毒害任何離得太近的東西——如果那是，比如說，飲用水，那麼這可能只包括你。
因此，你最好的選擇是它們的具體方法取決於您使用的電池類型。該機構指出：“某些電池不應放入家庭垃圾或回收箱中。”
喔——還有那些爆炸的鋰離子電池：即使它們已經報廢，這仍然是一個問題。該機構建議：“為了防止鋰離子電池引起火災，請用膠帶粘住電池端子和/或將電池放入單獨的塑膠袋中，並且切勿將這些電池放入家庭垃圾或回收箱中。”
不過，總的來說，“廢電池總是可以回收的，”他們說，“或者送到家庭危險廢物收集點。”
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