——基于腐蚀与防护科学视角迎接第12个Corrosion Awareness Day
于 龙
辽宁警察学院
广告语“一颗恒久远,钻石永流传”深入人心,承载着众多即将踏入婚姻殿堂夫妇对美好生活的憧憬,但是在实际生活中钻石是否真的能永恒存在呢?答案是可能的。那么有人一定会说:“钻石这样坚硬的物质会随着斗转星移而磨损,所以没有什么是永恒存在的。”
这样的说法也不是没有道理,在我们的身边腐蚀无时无刻不在发生,它可能在以很微小的速度进行着不让你发觉,也可能在转瞬即逝间悄然显现,我国每年为腐蚀付出的代价相当于GDP的3.34%-5%。可能这并不直观,我们通过美国20世纪80年代初期的金属腐蚀来举个例子:美国只因金属腐蚀便要承担1千多亿美元的国民经济巨大损失,全部腐蚀更是无法估算损失价值的。腐蚀不仅会带来经济上的重大损失,还能导致环境污染、资源消耗、影响人类健康等一系列复杂的次生、衍生效应。在国家重大工程开展中,防微杜渐腐蚀侵蚀是保障重大工程顺利实施的关键所在,达到以降低腐蚀损失和最大化节约资源的目的。在日常生活中只有每一个公民都自觉参与到防范腐蚀危害的队伍中来,切合实际了解腐蚀存在的原理以更好施策真正减缓腐蚀的发生速度,我们才能共同拥抱美好的未来。
庚子鼠年的4月24日是第12个“世界腐蚀日Corrosion Awareness Day”,我们给大家带来了智能手机锂电池工作原理的科普与以及预防电池减损的对策,因为电池的工作原理实质上是利用了腐蚀原理,同时也影响其寿命。
(一)原理科普:智能手机锂电池的工作原理
随着手机的广泛普及以及人们对手机续航性能更持久的需求,当前新款智能手机中的锂电池的性能已经提升,且多设计为无法手动开启后壳的不可拆卸电池。锂电池中的离子通过在两极间流动以实现电子存储和释放能量,锂电池就是利用这种机制为手机供电。下面让我们来具体了解锂电池的每一个组成部分:
锂电池中锂离子游离的两“端”为电极,一正一负,也可称一阴一阳。通过调研我们发现阳极多由碳制成,阴极以金属氧化物的化合物制成最为常见。不得不提的就是在两电极中间的电解质——含有锂离子的盐溶液。当手机电池正常工作时,带正电的锂离子会被吸引并向阴极移动。一旦阴极被这些离子轰击,阴极就会比阳极充电更多,这会吸引带负电的电子。随着电子开始向阴极移动,我们迫使它们穿过我们的器件并利用电子流向阴极的能量来产生电能,所产生电荷就为我们所用。
不得不说的一点是人们惯性地认为锂电池工作中离子是在单一方向上流动,然而现实是非常不同的,电解质中各粒子实际上在电解质中来回循环和流动——随机且复杂。不仅如此手机电池的工作原理实际上就是利用腐蚀,但是腐蚀也严重影响了电池的寿命。从过去的碱性电池到进化后的电池都是如此,打开已经废掉的电池发现电极腐蚀的程度相当严重。如果腐蚀到一定程度还不优化与保护,那么就会影响电池的使用。
(二)实际生活中应对手机锂电池保养的心态与认识
共享经济发展背景下,随处可见付费的充电桩为人民带来了极大的便捷,但是我们也必须思考电量的损耗与发电过程中所造成的金属腐蚀。以苹果手机为例,现行iOS系统中提供电池健康与优化电池充电服务功能,来减缓电池老化。手机和其配套的电池作为一种易耗品被设计,在正确使用的同时要从自身做起,从五个“C”着手加强手机电池保护的心态与认识,以策动群力控制腐蚀侵害,共创美好未来。
1.循环(Cycle)
由于大多数锂电池都具有记忆功能,当我们固定使用手机的频率作为一种定性的循环就会为电池提供稳定的保护。固定的充电模式为手机电池缓和充电压力,避免高热量无法散出所导致的电池机能减退以延长电池使用时间。
2.充电(Charging)
合理控制充电时间是保护手机电池长久实用的良策。在网络上会流传“手机电池需要激活”,“新电话多久才能充饱”等主题贴子,这种帖子的流传往往是基于个人对手机电池使用与工作原理发掘过程中提出的,尚未见其科学真理性。电池使用时的温度分为使用温度与充电温度,温度在一定程度上影响充电的频率,充电频率太高、太快会影响电池的腐蚀速度。所以我们要做到正确充电,按需充电就是对电池最好的保护。
3.使命(Commitment)
手机电池的存在就是为手机的使用提供稳定的电源以保证正常工作,手机电池设计的使命就在于应用,适当应用与合理应用都是保护电池所必须要做的工作。电极的纯度也影响电池决定电池的寿命,为电池使命延展奠定基础。
4.矛盾(Contradictory)
电池作为一种易消耗品,不仅在日常使用中会有所腐蚀消耗,其他外界原因与不可抗力因素也既有可能导致手机电池不被保护的发生,存在一定的矛盾。但是矛盾是具有辩证统一性质的客观存在,我们要根据自身实际对电池功能加以优化。
5.构思(Conceive)
我们旨在根据前沿科技创新与所学的知识理论研究一种更安全、更稳定、更可靠的手机电池,未来我们是都可以应用太阳能为手机供电都是很好的构思,应用可循环或更易获取的资源构思设计使其成为现有电池的升级产品为减少手机电池腐蚀损耗提供可行性预期。
地球是人类共同的家园,从自身做好腐蚀侵害的预防与应对,以点滴生活中积累的专业科学知识从腐蚀与防护科学视角出发迎接第12个Corrosion Awareness Day。