Звук [о]. Буквы О,о
为什么电池会死？并且，为什么他们只能在他们不能持有有用的电量之前多次充电？几年前，当他的电池供电的玩具车停止移动时，我年幼的儿子问我，他想知道他所谓的“永恒电池”。而同样的问题可能已经超出了每个试图发送最后一个文本的手机用户的想法在屏幕闪烁之前。
像我一样的研究继续在全世界范围内制造电池，充电速度更快，使用寿命更长，可以充电和放电的次数比现在多很多倍。但是，就像你和我想的那样，制造一个真正永恒的电池是不可能的。我教过热力学已有30多年了。到目前为止，没有任何迹象表明我们可以打破科学的基本规律来获得难以捉摸的电池。
电池科学家和工程师称主要问题为“容量衰减。”普通人对这一问题感到疑惑，例如“为什么我的电池不能充电？”这样的抱怨，以及“我只是给这个东西充电而且它已经再次出现了！”
另见：这种新电池可以为太空探索的未来提供动力
这是热力学第二定律的结果，该定律指出，无论何时发生某些实际过程，它都会产生一定量的浪费能量，而这种能量是永远无法恢复的。每当电池充电或放电时，都会有一点浪费的能量 - 电池中的一点浪费容量无法恢复。
为了设想这是如何工作的，考虑一下电池的使用，比如在两个杯子之间转移水。使用电池就像将水从一个杯子倒入另一个杯子中，并且给电池充电包括将水倒回第一个杯子中。即使你做了一两次没有掉落一滴，每个杯子里总会留下一点点你不能倒出来的东西。
现在想象一下两三年（手机电池）或10到20年（电动车）来回数百甚至数千次。随着时间的推移，所有成千上万的小事和大事都会导致相当多的水流失。即使溢出几乎不可见的水滴 - 比如十分之一毫升 - 如果它发生了10,000次，也会增加到一升。这甚至不包括一个杯子在某种程度上失败而失去更多水的可能性 - 比如弹出泄漏或加热并导致蒸发。
就像从一个杯子倒到另一个杯子时水不可避免地丢失一样，为电池充电需要比实际存储更多的能量，并且比存储在其中的能量更少。浪费的能量与储存能量的比例随着时间的推移而增长。
事实上，你使用电池的次数越多，浪费的能量就越多，电池就会越早达到死机状态，无法充电。我和其他人正在研究如何让这些放电 - 充电循环更顺畅地运行以减少浪费，但热力学第二定律将始终确保没有办法完全摆脱它。
本文最初发表在Steve W. Martin的The Conversation上。阅读原文。