如果有人問你：手機電池沒電的時候與滿電的時候相比，哪一個更重？

對于這個問題一般有兩種答案：一種是電池充滿電會更重，另一些人會說充電前後重量沒變化，幾乎沒有人說充電後更輕。

手機充滿電會變重？

為什麼會覺得電池變重？這多半出于人們對電以及能量的誤解。

正确答案應該是：手機電池無論是沒電還是滿電，它的重量不會有變化。

就跟放電時電池沒有減少電子一樣，當你插上充電插頭，也不會向電池裡添加更多的電子。在閉合電路中，任一時刻流出電源的電子數量與流入的電子數量總體相等。

初中物理教科書告訴我們電子的定向移動形成電流，這是一種容易被初中孩子所理解的解釋方式。事實上在電路中電子的移動速度很慢，而電流的速度卻極快，這是因為電流實質上是電磁波能量在電路中的傳遞，自由電子隻不過被電勢差驅使着在電路裡移動罷了。換句話說，電子的運動是電流的結果而非原因。

電路中電子與電流方向相反

電池的電子都流到哪裡去了呢？它們從負極流向正極，其總的數量并沒有發生改變。

同樣地，充電的過程并不是把電子“灌”進電池，它隻是通過向電池兩極施加電壓，充電的電能讓它裡邊的化學物質發生化學反應，産生另一種物質罷了。

打一個比方：你将一大桶水從一樓拎到三樓，你向這桶水做功，使水有了更高的勢能。水的質量因你做功而增加了嗎？并沒有，你做的功隻是改變了它的勢能，并不能改變水的質量。

不能。在這裡我們需要厘清能量與質量的關系。

有人說充電使電池擁有了更多的能量，按照愛因斯坦提出的質能方程，能量等效于質量，因此電池充滿電後質量會增加，它會更重。聽起來似乎無懈可擊，但可惜這樣理解也是錯誤的。

愛因斯坦的質能方程經常被誤用

質量是什麼？質量是物質的量，它體現為物質的慣性大小。

我們給電池充電的過程改變了電池的慣性嗎？有些人傾向于說“是”，因為充電就是向電池輸送電勢能，E增加了，光速C不變，質量m必然随之增加。因此有人說充滿電的電池會更重，隻不過這種質量的增加極其微小，比一粒灰塵還要輕許多倍，我們無法測量，隻能通過質能方程的計算來判斷電池到底重了多少。

電池中的電能不等效于質量

其實這種理解并不正确。因為存儲在手機锂電池中的“能量”是化學勢能，它從根本上不同于其它形式的能量 。化學勢能對能量動量沒有貢獻，這意味着它對電池的慣性沒有貢獻，因此電池的質量并不會增加或減少。

锂離子電池充放電原理

由上面锂離子電池的原理圖我們可以看到，電池的充放電過程就是锂離子在電池陰極與陽極間的搬運過程。充電時，在外部電場的作用下，陰極材料中大量锂離子被搬運到陽極的石墨孔穴裡，從而使電池擁有化學勢能；而在放電時，位于陽極的锂離子會回到陰極。

在這個充放電循環過程中，電池裡的物質并沒有溢出到電池外面，也沒有從外部吸收物質，整個電路中自由電子的數量沒變，因此它的質量也不會發生變化。

幹電池也是封閉型電池，它的質量不會變化

不隻是手機锂電池，包括我們常見的幹電池和紐扣電池，它們在充放電前後也不會發生質量變化，唯一變化的隻是其内部化學物質的成分。

并不是所有電池充放電都不會發生質量變化。

有些化學電池，比如汽車上常用的鉛酸蓄電池，它在充電的過程中就會發生質量變化。這是因為鉛酸電池的電解液是硫酸和水的混合物，在大電流充電的過程中，正負極施加的電壓會電解一部分水，所産生的氫氣和氧氣會通過排氣孔釋放到空氣中。電池裡的水越用越少，它也變得越來越輕，因此我們過一段時間需要向裡邊補充一些純水。

鉛酸蓄電池充電後會變輕

手機并不會因充電而增加重量，也不會因放電而減輕重量，這是因為锂電池的特性決定的。

電路在充放電的過程中，其自由電子會在電勢差的作用下緩慢移動，但電路中電子總量并不會發生變化，因此質量也不會産生變化。

手機充電後不會變重

锂電池在充電時，外部電場能量隻負責電池内部锂離子的搬運，從而改變電池正負極間的化學勢能。充電的電能不會增加電池的慣性，也不會改變電池内部的物質總量，因此不會改變電池的質量。

用愛因斯坦的質能方程來解釋電池的充放電過程是對質能方程的錯誤理解。

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