Chicago télen könyörtelen hely. Szeretnél mozogni a városban? Nincs saját autója? Készüljön fel arra, hogy 10 percig álljon egy magasított vonatperonon, és próbálja meg a lehető legkevesebb bőrfelületét kitenni a nyers, fújó szélnek. Megint nulla fok alatt van a hőmérséklet? Itt egy gyenge kültéri hőlámpa a peronon; legyen hálás érte.
Egy ilyen peronon találtam magam, az egyik ilyen lámpa alatt reszketve, múlt szombaton (december 30-án), amikor a hőmérséklet 3 Fahrenheit-fokra (mínusz 16 Celsius-fokra) süllyedt. Éppen az ebédből jöttem, amely során elraboltam az étterem egyik konnektorát, hogy feltöltsem a telefonomat az akkumulátor kapacitásának 100 százalékára; a következő úti célom a belváros volt, egy számomra ismeretlen területen, és ügyeltem arra, hogy a GPS-em kéznél legyen az eligazodáshoz. Mégis, amikor azon a peronon elővettem a készülékemet a zsebemből, hogy ellenőrizzem az útvonalamat, a töltöttség már lecsökkent: A képernyőm jobb felső sarkában lévő kijelző pirosan villogott: “1% …1% …1% …1%”. Pillanatokkal később a készülék lemerült.
Miért?
A rövid válasz az, hogy az akkumulátorok működése kémiai reakciókra épül, és a fagyos hőmérséklet lelassítja vagy leállítja ezeket a reakciókat.
A lítium-ion akkumulátorok, a modern életünk nagy részét működtető és szinte minden mobiltelefonban megtalálható újratölthető elemek elektromos áramot bocsátanak ki, amikor az egyes lítiumionok oldaton keresztül az akkumulátor egyik végéből (az anódból) a másik végébe (a katódba) jutnak. Amikor az akkumulátor lemerül, az összes ion a katódban lévő porózus grafitba ágyazódik. Amikor teljesen feltöltődik, az összes ion az anódba ágyazódik – mondta Ann Marie Sastry, a Sakti3, egy michigani székhelyű akkumulátor-technológiai startup társalapítója és vezérigazgatója, aki a Live Science-nek nyilatkozott egy korábbi cikkünkhöz.
A vegyészeknek nincs pontos elképzelésük arról, hogy a hideg pontosan hogyan lassítja a lítium-ion akkumulátorokban lejátszódó reakciókat. “A lítium-ion akkumulátorok hidegben mutatott gyenge teljesítményéhez vezető pontos mechanizmusokat még mindig nem értjük jól” – írta egy akkumulátormérnökökből álló csoport a Journal of The Electrochemical Society című folyóiratban 2011-ben megjelent tanulmányában.
Az azonban nagyjából igaz, hogy az extrém hideg mindenféle típusú akkumulátorban lelassítja a reakciókat.
Amikor a telefonom töltésmérője “1%-ot” mutatott azon a platformon, még nem ugrott hirtelen az összes ion a katódra. Valójában a hideg hőmérséklet megakadályozza azt a fajta lassú kisülést, amit az akkumulátor ionjai szobahőmérsékleten végeznek, ahogy azt a Lithiumpros.com mérnöki weboldal elmagyarázza. De mivel a csípős hideg lelassította vagy leállította a reakciót az akkumulátor belsejében, kevesebb áramot bocsátott le, mint amennyire a telefon működéséhez szüksége volt – írta 2017-ben Anne Marie Helmenstine kémikus, aki biomedicinális tudományokból doktorált, és különböző egyetemi szinteken tanított kémiát a thoughtco.com oldalon. A telefon ezt a gyenge kisülést annak jeleként értelmezte, hogy az akkumulátor majdnem lemerült, és röviddel ezután kikapcsolta magát.
Szerencsére nem próbáltam meg feltölteni az akkumulátort, amíg a telefon még mindig fagyott volt. Nagyon hideg hőmérsékleten, ahogy a Lawrence Berkeley National Laboratory kémikusa, Stephen J. Harris írta a weboldalán, a lítium-ion töltési folyamat borzalmasan meghibásodhat. Normál körülmények között, ha elektromos áramot adnánk az akkumulátornak, az ionok visszakerülnének az anód grafitjának pórusaiba. Amikor azonban az akkumulátor lefagy, az ionok nem jutnak be a grafitba. Ehelyett kilépnek az oldatból, és a grafit felületén szilárd lítiumként szétterülnek. Ez a folyamat tönkreteheti az akkumulátor teljesítményét és élettartamát.
Amikor a telefonom újra felmelegedett, bebizonyosodott, hogy amúgy sem volt szüksége töltésre; csak elég meleg hőmérsékletre volt szüksége ahhoz, hogy a reakciót lehetővé tegye. Ahogy megnyomtam a bekapcsológombot az újonnan felmelegített készüléken, az bekapcsolt, és az akkumulátormérő “94%-ot” mutatott.”
Az ionok nem mentek sehova. Csak nem tudtak megfelelően mozogni a hidegben.
Eredetileg a Live Science-en jelent meg.
Újabb hírek