电池中的电能不等效于质量
其实这种理解并不正确。因为存储在手机锂电池中的“能量”是化学势能,它从根本上不同于其它形式的能量 。化学势能对能量动量没有贡献,这意味着它对电池的惯性没有贡献,因此电池的质量并不会增加或减少。
锂离子电池充放电原理
由上面锂离子电池的原理图我们可以看到,电池的充放电过程就是锂离子在电池阴极与阳极间的搬运过程。充电时,在外部电场的作用下,阴极材料中大量锂离子被搬运到阳极的石墨孔穴里,从而使电池拥有化学势能;而在放电时,位于阳极的锂离子会回到阴极。
在这个充放电循环过程中,电池里的物质并没有溢出到电池外面,也没有从外部吸收物质,整个电路中自由电子的数量没变,因此它的质量也不会发生变化。
干电池也是封闭型电池,它的质量不会变化
不只是手机锂电池,包括我们常见的干电池和纽扣电池,它们在充放电前后也不会发生质量变化,唯一变化的只是其内部化学物质的成分。
有的电池充电后会变轻并不是所有电池充放电都不会发生质量变化。
有些化学电池,比如汽车上常用的铅酸蓄电池,它在充电的过程中就会发生质量变化。这是因为铅酸电池的电解液是硫酸和水的混合物,在大电流充电的过程中,正负极施加的电压会电解一部分水,所产生的氢气和氧气会通过排气孔释放到空气中。电池里的水越用越少,它也变得越来越轻,因此我们过一段时间需要向里边补充一些纯水。
铅酸蓄电池充电后会变轻
总结:手机并不会因充电而增加重量,也不会因放电而减轻重量,这是因为锂电池的特性决定的。
电路在充放电的过程中,其自由电子会在电势差的作用下缓慢移动,但电路中电子总量并不会发生变化,因此质量也不会产生变化。