手机电池在冬天的室外掉电特别快是什么原因？ | Hi科技

每次一到冬天，就会有朋友疑惑一个问题，就是手机电量在室外会掉电非常快，尤其是在天气特别冷的情况下，有时候手机电量低于20%，手机就会自动关机了，当我们回到温暖的室内，手机又可以重新开机，并且恢复电量。

有的朋友会怀疑自己的手机坏了，其实不然，那么到底为什么会出现这样的问题呢？让我们来一探究竟。

圆柱形与软包锂离子电池的结构

据了解，手机里面的是锂离子电池主要由正极（Cathode Electrode）、负极（Anode Electrode）、电解液（Electrolyte）、隔膜（Separator）、外壳（Case）组成。因为手机里面的空间狭小，为了充分利用空间，手机上的锂离子电池正极都是钴酸锂（压实密度高，体积更小，少占地方），负极是石墨。锂离子电池依靠锂离子在正极与负极之间的迁移来存储与释放能量。充电时，锂离子从正极脱出，经过电解液再嵌入负极的石墨层中，与外电路过来的电子结合；而在放电时，锂离子与电子的运动方向则与充电时相反。

锂离子电池示意图

那么到底为什么冬天的时候锂离子电池电量就掉的那么快呢？让我们先来看一张锂离子电池在不同温度下放电曲线图。

不同温度下锂离子电池的放电曲线

拿到一张图，首先要看的自然是它的坐标轴了，横坐标是容量Q（电量），纵坐标是电压U，看到这，不禁想起一个公式：

W=QU（能量=电量×电压）

利用一点点微积分的知识，可以知道，图中曲线和坐标轴围成的面积就是能量。这张图告诉我们，锂离子电池随着温度的降低，它所能释放的能量是在减少的，不仅如此，它的容量在减少、电压也变低了。这就是为什么锂离子电池在冬天不耐用。

当锂离子电池的温度降低的时候，锂离子的迁移会更加地艰难。温度降低的时候，锂离子在石墨和钴酸锂中的扩散系数会减小，而电解液的粘度增大，锂离子在活性物质和电解液中的迁移都受到了很大的阻碍。这样听起来不太直观，我们来看一下无添加电解液的成分就知道是怎么回事了。电解液的溶剂是碳酸乙烯酯（EC）和碳酸二甲酯（DMC）的混合物。

碳酸乙烯酯（Ethylene Carbonate），熔点：34~37℃

碳酸二甲酯（Dimethyl Carbonate），熔点：2~4℃

室温下碳酸乙烯酯就凝固了，0℃下碳酸二甲酯成了固体。那么当锂离子电池处于低温环境下，轻则电解液粘度增大，严重的甚至会部分凝固。在低温下，锂离子的迁移受阻，最显著的影响就是电池的内阻会大大增加，锂离子电池的端电压（端电压=开路电压-电流×电池内阻）下降，当手机检测到锂离子电池处于低电压的时候，以为电池快没电了，就提醒你电量不足，甚至为了保护电池，会自动关机。实际上锂离子电池明明是有那么多电量的，可就是发挥不出来。

为了克服这个问题，科学家也在努力，研发电解液添加剂和低温电解液，让锂离子电池在低温下也能正常使用。

那对于手机上的锂离子电池，有办法让它在冬天的时候别掉电掉那么快吗？只要别在寒冷的户外用手机就行。

此外，在冬天更应该注意的是别在低温下给手机充电。前面说到，锂离子在低温下的迁移速率会降低，低温下给锂离子电池充电时，锂离子嵌入到石墨层中的速率比较慢，就会有锂离子来不及嵌入到石墨层中，而直接在石墨表面得到电子形成金属锂，这个过程叫做“析锂”，析出的金属锂有一部分变得不具有活性，也就是不会参与以后的锂离子迁移，成为了“死锂”。

充放电过程中参与迁移的锂离子少了，那么锂离子电池的容量也就会减少，这种容量的衰减是不可逆的，就算你把电池拿回到温暖的地方，它也没法恢复。这时候只有两个解决办法——换电池或者换手机。