Chicago télen egy felejthetetlen hely. Szeretne költözni a városban? Nem rendelkezik autóval? Készüljön fel egy emelt vonatplatformon 10 percig állni, és próbálja meg a bőrének a lehető legkevesebb részét kitölteni a nyers, robbantó szélnek. A hőmérséklet ismét nulla alatt van? Itt egy gyenge kültéri hőszóró a peronon; legyen hálás érte.
Azon a platformon találtam magam, amely az egyik lámpának alatt reszkettem, tegnap szombaton (30. december), amikor a hőmérséklet 3 Fahrenheit-fokra csökkent (mínusz 16 Celsius fok). Éppen ebédből jöttem, amelynek során eltérítették az egyik étterem üzletét, hogy feltölthessem telefonomat akkumulátorkapacitásának 100% -áig; Következő rendeltetési helyem a belváros volt, egy olyan területen, amellyel ismeretlen voltam, és ügyeltem arra, hogy a GPS-m kéznél legyen. És mégis, amikor kihúztam a készülékem a zsebemből ezen a platformon az útvonal ellenőrzéséhez, a töltés már zuhant: A képernyő jobb felső sarkában a kijelző pirosra villogott: "1% ... 1% ... 1%. " Egy pillanattal később az eszköz meghalt.
Miért?
A rövid válasz az, hogy az akkumulátorok a kémiai reakciókon múlik, és a fagyasztás hőmérséklete lelassítja vagy leállítja ezeket a reakciókat.
Lítium-ion akkumulátorok - a szokásos újratölthető elemek, amelyek modern életünk nagy részét táplálják és szinte minden mobiltelefonban élnek - kisülnek elektromos árammal, mivel az egyes lítium-ionok az oldaton keresztül mozognak az akkumulátor (anód) egyik végéről a másikra (katód). . Az akkumulátor lemerülésekor az összes iont porózus grafitba ágyazzák a katódban. Ann Marie Sastry, a michigan-i székhelyű akkumulátor technológiával foglalkozó startup alapítója és vezérigazgatója, aki a Live Science-vel egy korábbi cikkhez beszélt, Ann Marie Sastry, a michigan-i székhelyű akkumulátortechnológiával foglalkozó vállalkozás alapítója és vezérigazgatója szerint, amikor teljesen feltöltődött, be vannak ágyazva az anódba.
A vegyészeknek nincsen jó elképzelésük arról, hogy a hideg miként lassítja le a lítium-ion akkumulátorokban bekövetkező reakciókat. "A lítium-ion akkumulátorok hideg hőmérsékleten gyenge teljesítményéhez vezető pontos mechanizmusok még mindig nem tisztázottak" - írta az elemmérnökök egy csoportja a The Journal of The Electrochemical Society 2011-ben írt cikkében.
Általánosságban igaz, hogy a szélsőséges hideg lelassítja az akkumulátorok minden típusú reakcióját.
Amikor a telefonom töltőmérője az "1%" értéket mutatta ezen a platformon, az összes ion nem hirtelen ugrott a katódhoz. Valójában a hideg hőmérsékletek megakadályozzák a szobahőmérsékleten a lassú töltésű akkumulátorionokat, amint azt a Lithiumpros.com mérnöki webhely ismerteti. Annak ellenére, hogy az keserű hideg lelassította vagy megállította az akkumulátoron belüli reakciót, kevesebb áramot bocsátott ki, mint amennyi a telefonnak szüksége volt a működéshez, kémikus, Anne Marie Helmenstine kémikus. orvosbiológiai tudományok területén, és különféle tudományos szinteken kémiát tanított, írta 2017-ben a gondolat.com. A telefon ezt a gyenge lemerülést annak jeleként értelmezte, hogy az akkumulátor majdnem lemerült, és röviddel később kikapcsolta magát.
Szerencsére nem próbáltam újratölteni az akkumulátort, amíg a telefon még befagyott. Nagyon hideg hőmérsékleten, amint azt Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratóriumi vegyész, Stephen J. Harris írta a weboldalán, a lítium-ion töltési folyamata borzalmasan kudarcot vallhat. Normál körülmények között az elektromos áram alkalmazása az akkumulátorra az ionokat visszajuttatja az anód grafit pórusaiba. Amikor az akkumulátor lefagy, az ionok nem lépnek be a grafitba. Ehelyett szilárd lítium formájában kilépnek az oldatból és a grafit felületén átlapolják. Ez a folyamat ronthatja az akkumulátor teljesítményét és élettartamát.
Amikor a telefonom újra felmelegedett, bebizonyította, hogy egyáltalán nem kell feltölteni; éppen elég meleg hőmérsékletet igényelt a reakció beindításához. Amint megnyomtam az újonnan fűtött készülék bekapcsoló gombját, az bekapcsolódott, és az akkumulátormérő "94%" volt.
Az ionok sehova nem mentek. Csak nem tudtak megfelelően mozogni hidegben.
