【生活分享】為什麼冬天電池、電瓶特別會沒電?

By 布蘭特大叔 - 星期二, 12月 01, 2020

Why the battery perform poorly in cold weather? 為什麼冬天電池、電瓶特別會沒電?


不管是手機電池,還是汽車電瓶,只要到了冬天都要特別注意健康狀況,它們特別容易受「低溫」影響,導致充放電效率明顯降低。利用本文和大家分享一下你該注意的電池健康度,以後就能避掉電池問題!


先來瞭解電池、電瓶的工作溫度

多數 3C 產品在官方規格或介紹,都會標注建議的使用環境,包含了使用溫度、濕度。另外像 Apple 的產品 iPhone、iPad、MacBook 等,除了有建議的 工作溫度範圍,就連產品存放溫度也有特別規範。

不過,也不是所有 Apple 產品都是相同的容許範圍,像是 iPhone、iPad、iPod 和 Apple Watch 這類貼身型的裝置,建議使用溫度是攝氏 0-35 度之間。MacBook 卻有別於它們,建議使用溫度範圍比較窄,只有在攝氏 10-35 度之間。

這些規範都是為了提醒使用者,避免低溫造成電池工作效率降低,最後導致機器無法正常運作。

【大叔生活】為冬天超前部署,更換電池好過年 - Apple 對於各種產品都有「工作溫度」和「存放溫度」的規範
▲ Apple 對於各種產品都有「工作溫度」和「存放溫度」的規範

電池術語 裡,有個「C」的數值代表了電池的充放電效率 (C Rate),如果 2,000mAh 的電池容量能在 1 小時內能完整充放電 2,000mAh,它的充放電效率就會是 1C (2000/2000 = 1)。

當天氣變冷的時候,就會讓「電池內阻」向上提高,充放效率可能會一下子降至 0.5C 以下,原本電池滿電的 2,000mAh 可能只會剩下 1,000mAh 或不到的電量。除了整體使用時間會受到影響,相對電池充滿電的時間也會跟著拉長。

【大叔生活】為冬天超前部署,更換電池好過年 - 不同溫度對電池充放效率 (C Rate) 的影響
▲ 不同溫度對電池充放效率 (C Rate) 的影響


影響冬天電池、電瓶表現的主因

什麼是「電池內阻」(Battery Internal Resistance) 呢?

理想的電池狀況是暢通沒有阻力的,但電池內的電解液會因為反覆使用而逐漸枯竭,當電池內部化學物質活性的降低,內部阻力提高導致到電力正常供給。當電池內阻大於內部能釋放的電力時,這顆電池就必須報廢了,因為電力已經充不進去,同時也無法有效供給電能了。

透過以下這支影片,我們可以更瞭解鋰電池的構造和作用原理,以及電池內阻的關聯性:





除了使用壽命外,另一個影響電池內阻的關鍵就是「溫度」,像是鋰電池的電解液溶劑是碳酸乙烯酯 (Ethylene Carbonate) 和碳酸二甲酯 (Dimethyl Carbonate) 的混合物。

前面有提到電解液的「流動狀況」直接關聯到電池內阻,碳酸乙烯酯的熔點為攝氏 34-37 度,碳酸二甲酯則為攝氏 2-4 度。當溫度低於攝氏 0 度時,所有的電解液就慢慢會轉為固體,也就是形成固態電解質介面 (SEI),以致逐漸無法傳遞電能。

基本上,所有的 3C 產品都會偵測自身電池的「端電壓」,也就是電池輸出到外部的電壓 (端電壓 = 開路電壓 - 電流 x 內電阻)。進入冬季在「電池壽命」、「低溫」的雙重影響下,電池內阻就會導致續航力不足、電量驟降的狀況發生,這是我們必須注意電池狀況的原因。

【大叔生活】為冬天超前部署,更換電池好過年 - 透過專業的儀器,可以偵測電池內阻來推估電池壽命
▲ 透過專業的儀器,可以偵測電池內阻來推估電池壽命



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