不要扔掉那些弹跳电池。普林斯顿大学的研究人员发现,弹跳家用电池以确定其是否已经死亡的常见测试实际上并不是检查电池电量的有效方法。

“反弹不会告诉你电池是否已经死了,它只是告诉你电池是否是新鲜的,”机械和航空航天工程助理教授兼安德林格能源与环境中心的Daniel Steingart说。

在在线视频中普及的电池反弹测试显示,完全充电的电池在掉落时反弹很少,而那些已经使用了一段时间的电池反弹得更高。随着电池放电,反弹的高度增加,这导致了一个共同的结论,即与电荷减少相关的内部变化是导致更高反弹的原因。

“一年前,我的一个朋友,我知道我在这方面的工作给我发了这个视频并说你知道这发生了吗?” 斯汀加特说。“我没有。但我的桌子上有一堆电池,我能够验证它。”

Steingart对电池放电时弹跳如何变化很感兴趣 – 它不是线性增加。相反,高度迅速增加,然后趋于平稳。他的研究小组一直在研究与电池放电相关的内部变化,他想知道反弹的变化是否反映了电池的重大变化。

他们设计了一个快速实验,他们通过一个有机玻璃管放下一个普通的电池,然后使用计算机麦克风将它记录在一个台面上。然后研究人员能够利用反弹之间的时间来确定反弹的高度。

“我真正喜欢这个实验的是,结果具有很大的科学意义,但它也是我可以向没有科学背景的人展示的东西,他们仍然可以从中获得一些东西,”Shoham Bhadra说道。 ,电气工程研究生和安德林格能源与环境中心,研究报告的主要作者报告了调查结果。

在对碱性电池所用材料的其他研究中,该团队获得了布鲁克海文实验室制造的电池X射线扫描数据。他们将跌落测试的结果与扫描数据结合起来,以评估导致弹跳变化的原因。

他们发现它与电池发电方式有关。当锌变为氧化锌时,电池内部的化学反应产生电流。最初,一层锌围绕着电池中的黄铜核心,就像一个洞周围的甜甜圈。随着电池放电,锌环逐渐变为氧化锌。

“氧化锌开始在外面形成,并将其推向核心,”Steingart说。“当你得到越来越多的氧化锌,氧化锌开始出现在锌层的任何地方时,电池变得更有弹性和更有弹性。”

在3月13日发表的在线版“材料化学杂志A”上发表的一篇文章中,研究人员得出结论,反弹增加是因为氧化锌在锌材料中形成微小的桥梁,从而降低了电池的机械阻尼。

“锌开始是一个充满颗粒的填充床,所有颗粒都很好地相互移动,”Steingart说。“当你氧化锌时,它会在颗粒之间形成桥梁,使其更像是一个弹簧网络。这就是让电池反弹的原因。”

Steingart说这并不太令人惊讶,因为在许多专利中,氧化锌被列为增加高尔夫球反弹的组件。

但是,在锌的氧化完成之前,桥的形成很快达到最大“反弹水平”。这意味着弹跳将在电池耗尽之前达到峰值并保持水平。

“虽然这个测试似乎是一个客厅技巧,但恢复系数变化的方式不仅能让人们惊讶地了解电池中发生了什么反应,而且反应是在充电状态下发生的,”Steingart说。

除了Steingart和Bhadra之外,该项目的研究人员包括Benjamin Hertzberg和Andrew Hsieh,普林斯顿机械和航空航天工程以及Andlinger能源和环境中心的博士后研究人员; 罗格斯大学的Mark Croft; 纽约城市大学的Joshua Gallaway; 纽约城市学院的Barry Van Tassell; Mylad Chamoun,Can Erdonmez和布鲁克海文实验室的钟忠; 和Voltaiq的Tal Sholklapper。