Ted talk · Section 3

为什么你的手机电池会随着时间推移而变差

一滴汽油，一根火柴，和一节电池，都储存着能量 —— 但是，当它们的能量耗尽之后，只有电池可以被回收利用。

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一滴汽油，一根火柴，和一节电池，都储存着能量 ——
但是，当它们的能量耗尽之后，只有电池可以被回收利用。
这是因为从化学角度，
一块用完的电池实际上和一块新的区别不大。
我们今天使用的大多数电池，
都利用了一些金属喜欢释放电子，
而另一些金属喜欢接收电子的特性。
例如，在一个常见的碱性AA电池中，
锌金属与氢氧离子发生反应，
转化为氧化锌，并从电池负极释放电子。
电子穿过灯泡之类的用电器，
然后回到电池正极，
被二氧化锰接收。
不同的电池使用不同的金属组合，
有时还有非金属，比如石墨，
但基本原理都是利用一对化学反应
来产生电子流。
几乎所有电池，即使是一次性的，
从理论上讲都是可以重复充电的。
这是因为那些金属和其他化学物质仍然存在。
这与汽油释放能量的原理大不相同。
燃烧汽油时，液态烃分子转化为气体。
我们无法将尾气转换回汽油，
但我们可以使用一些方法，将氧化锌转化回锌。
那么，这两种电池之间有什么区别呢？
简而言之，当我们尝试给一次性电池充电时，
结果并不仅仅是逆转了放电的化学反应，
还会引发一连串的副反应，
产生无用的污染物，
损害电池的容量；
甚至可能损坏电池的内部结构，
形成断路导致电池失效。
可充电电池的设计就避免了这些问题。
我们来看这个锂离子电池。
它的两端都有一种原子级的结构。你可以把它们想象成很多码头。
当电池为某个设备供电时，
锂“船”给出他们的电子来供电，
然后航行到电池的另一端，
以有序的方式停靠，
并与它们现在能量变低了的电子汇合。
当电池充电时，情况相反。
在成百上千次的供电和充电循环中，
一些锂离子船会偏离原来的航线，
参与副反应，
产生增加电池内部电阻的物质，
进而损失电池的效能和功率，
直至电池不可避免地完全失效。
即便是这样，我们也可以通过回收的方式使电池起死回生 ——
无论它是可充电的还是一次性的。
大多数电池回收流程的核心是冶炼，
也就是将金属部分熔化。
这样可以去除杂质，
将金属恢复到它们初始的有序状态。
遗憾的是，在许多国家，
你不能直接把家用电池随普通的可回收垃圾丢掉。
你需要把废电池带到指定的电池回收点或回收站。
对于更复杂的充电电池也是一样：
你需要把它们带到回收点，
或者寄回它们的卖家。
这可能有些麻烦，但绝对值得我们的时间和精力，
因为回收电池至关重要。
这不仅可以防止有毒的电池金属
泄漏到环境中，
还可以保护稀缺的重要资源。
地球上有大约2200万吨的锂 ——
足够供给大约25亿辆电动汽车。
听起来很多，但也只不过比
据专家推测能使2050年实现零排放所需的电动汽车数量高出25％，
而这还没有算上笔记本电脑、手机
和使用锂离子电池的其他设备。
然而，目前大多数锂离子电池的设计和生产
并没有考虑到回收问题。
它们的设计繁复而缺乏统一标准，
组件也被胶粘剂牢固地粘在一起。
因此，目前只有不到5%的锂离子电池能够得到回收。
明确定义废电池回收的责任方和回收方法的规章制度
可以大幅提高回收率。
例如，铅酸电池通常受到严格的法规约束，
它们的回收率从而比锂离子电池高得多。
在未来的一个世纪里，我们将需要回收大量的电动汽车电池，
因此科学家们正在努力使电池回收过程变得
更加便宜和环保。
冶炼过程消耗大量能源，并且根据电池的类型，
可能会释放有害的副产物。
除了法规、工业流程和个人选择外，
电池技术也将继续发展。
一些可以将力、环境声、甚至尿液转化为电力的
概念性电池正在研发当中。
但如果你想要把马桶作为你发电的第一生产力，
那么很遗憾，你也许要等到猴年马月了。