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天氣一冷,手機為什麼會突然掉電很快,甚至直接關機?

文/Tr.Vivi 親子科學 | Vivi 老師

Tr.Vivi 親子科學・科學解答

手機使用鋰離子電池。溫度降低後,鋰離子在電池裡移動得比較慢,電極上的化學反應速度也會下降,讓電池更難在短時間內送出大量電流。 這時電池本身造成的電壓損失會變大,也就是「內阻」上升。當手機突然需要較大電流,電壓可能瞬間掉到系統的保護門檻,即使電池裡還留著一部分能量,手機也可能直接關機。

冬天在戶外用手機,有時明明還剩 20% 或 30% 電量,沒多久卻突然關機;拿回室內暖一陣子,重新開機後甚至又看到一些電量。

這不是手機真的在幾分鐘內把所有能量用光,而是低溫讓電池暫時變得比較難供電。

天冷為什麼會讓電池輸出變弱?

鋰離子電池放電時,鋰離子要在電池內部移動,電極表面也要持續發生化學反應,才能把電能送出去。

溫度越低,這些過程就越慢,電流通過電池時也會遇到更大的阻力。這種存在於電池本身的阻力,稱為「內阻」。

內阻增加後,手機使用的電流越大,電池輸出的電壓就越容易往下掉。因此開相機、玩遊戲或執行其他高耗電功能時,低溫造成的影響通常會更明顯。

以 Apple 公布的規格為例,iPhone 和 iPad 的設計操作環境為 0~35 °C。Apple 也說明,在非常寒冷的環境使用裝置,可能暫時縮短電池續航,甚至造成關機。

明明還有電,手機為什麼還是會關機?

手機運作需要的不只是「電池裡還有多少能量」,還要有足夠的電壓把這些能量送出來。

低溫時,電池內阻升高。手機一旦需要較大的電流,電壓可能瞬間掉得很低。當電壓低於系統能安全運作的範圍,手機就會先關機。

這也解釋了為什麼回到溫暖環境後,手機有時又能重新開機。

溫度升高後,鋰離子移動和電化學反應恢復得比較順,內阻下降,原本暫時難以輸出的那一部分能量又能重新被使用。

所以冬天看到手機突然掉電,背後其實是一個電池「有能量,卻暫時送不太出來」的問題。

參考資料

  1. Apple 支援|如果 iPhone 或 iPad 過熱或過冷
  2. Apple 支援|為 iPhone 電池充電和維護
  3. Energy Reports|Constructing advanced electrode materials for low-temperature lithium-ion batteries: A review
  4. Journal of Energy Storage|Innovations and practices in lithium-ion battery heating technology: Key pathways for enhancing low-temperature performance

本文由 Tr.Vivi 親子科學原創整理,引用請註明出處:Tr.Vivi 親子科學(trvivi.com)。

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