Warum stirbt unsere Telefonbatterie so schnell?

Warum stirbt unsere Telefonbatterie so schnell?
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Warum sterben Batterien? Und warum können sie nur so viele Male aufgeladen werden, bevor sie keine brauchbare Menge an Ladung haben? Mein kleiner Sohn hat mich vor Jahren gefragt, als sein batteriebetriebenes Spielzeugauto aufhörte, sich zu bewegen. Er fragte sich, was er eine "ewige Batterie" nannte. Und diese Frage ist wohl jedem Handybenutzer in den Sinn gekommen, der versucht hat, einen letzten Text zu verschicken Der Bildschirm blinkt aus.

Forschung, wie meine, geht auf der ganzen Welt weiter um Batterien zu machen, die schneller laden, länger halten, und viel öfter als die heutigen aufgeladen und entladen werden können. Aber so viel wie du und ich möchten, ist es unmöglich, eine wirklich ewige Batterie zu machen. Ich habe Thermodynamik für mehr als 30 Jahren gelehrt. Bis jetzt deutet nichts darauf hin, dass wir die grundlegenden Gesetze der Wissenschaft brechen können, um diese schwer fassbare Batterie zu bekommen.

Batteriewissenschaftler und -ingenieure nennen das Hauptproblem "Kapazitätsschwund". Regelmäßige Menschen wundern sich darüber mit Fragen wie "Warum wird mein Akku nicht geladen?" Und Beschwerden wie "Ich habe gerade dieses Ding aufgeladen und es ist schon wieder draußen!"

Es ist ein Ergebnis der zweiter Hauptsatz der ThermodynamikEs besagt, dass immer dann, wenn ein realer Prozess stattfindet, eine gewisse Menge verschwendeter Energie auf dem Weg entsteht, die niemals wiedergewonnen werden kann. Jedes Mal, wenn eine Batterie geladen oder entladen wird, gibt es ein wenig verschwendet Energie - ein wenig verschwendet Kapazität in der Batterie, die nicht wiederhergestellt werden kann.

Um sich vorzustellen, wie das funktioniert, denken Sie über den Gebrauch von Batterien nach, wie das Übertragen von Wasser zwischen zwei Bechern. Eine Batterie zu benutzen ist wie das Wasser von einer Tasse in die andere zu entleeren, und das Aufladen der Batterie beinhaltet, das Wasser zurück in die erste Tasse zu gießen. Selbst wenn Sie es ein- oder zweimal machen, ohne einen Tropfen zu verschütten, bleibt immer noch ein kleines bisschen in jeder Tasse, das Sie nicht ausschütten können.

Es ist immer mindestens ein bisschen übrig geblieben

Stellen Sie sich nun vor, dass Sie in zwei oder drei Jahren (für eine Handybatterie) oder 10 bis 20 (für ein Elektroauto) Hunderte oder gar Tausende Male hin und her pumpen. Im Laufe der Zeit summieren sich all die vielen kleinen und großen Dinge, die schiefgehen, dazu, dass ziemlich viel Wasser verloren geht. Selbst wenn ein kaum sichtbarer Tropfen - etwa ein Zehntel Milliliter - verschüttet wird, ergibt sich ein ganzer Liter, wenn es 10,000-mal passiert. Das schließt nicht einmal die Möglichkeit ein, dass eine Tasse versagt, die noch mehr Wasser verliert - wie ein Leck austreten oder sich aufheizen und Verdunstung verursachen.

So wie Wasser beim Gießen von einer Tasse zur anderen unweigerlich verloren geht, ist mehr Energie erforderlich, um die Batterie aufzuladen, als sie tatsächlich speichert, und es wird weniger Energie freigesetzt, als in ihr gespeichert ist. Der Anteil der verschwendeten Energie an gespeicherter Energie wächst mit der Zeit.

Das GesprächIn der Tat, je mehr Sie eine Batterie verwenden, desto mehr Energie wird verschwendet, und desto früher erreicht die Batterie einen Punkt, an dem sie tot ist und nicht sinnvoll wiederaufgeladen werden kann. Ich und andere sind Möglichkeiten zu untersuchen, wie diese Entlade-Lade-Zyklen reibungsloser ablaufen können um die Menge an Abfall zu reduzieren, aber der zweite Hauptsatz der Thermodynamik wird immer dafür sorgen, dass es keinen Weg gibt, ihn vollständig zu beseitigen.

Über den Autor

Steve W. Martin, Professor für Materialwissenschaften und -technik, Iowa State University

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

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