电池充电会变重？

如果有人问你：手机电池没电的时候与满电的时候相比，哪一个更重？

对于这个问题一般有两种答案：一种是电池充满电会更重，另一些人会说充电前后重量没变化，几乎没有人说充电后更轻。

手机充满电会变重？

为什么会觉得电池变重？这多半出于人们对电以及能量的误解。

正确答案应该是：手机电池无论是没电还是满电，它的重量不会有变化。

充电是向电池里灌电子吗？

就跟放电时电池没有减少电子一样，当你插上充电插头，也不会向电池里添加更多的电子。在闭合电路中，任一时刻流出电源的电子数量与流入的电子数量总体相等。

初中物理教科书告诉我们电子的定向移动形成电流，这是一种容易被初中孩子所理解的解释方式。事实上在电路中电子的移动速度很慢，而电流的速度却极快，这是因为电流实质上是电磁波能量在电路中的传递，自由电子只不过被电势差驱使着在电路里移动罢了。换句话说，电子的运动是电流的结果而非原因。

电路中电子与电流方向相反

电池的电子都流到哪里去了呢？它们从负极流向正极，其总的数量并没有发生改变。

同样地，充电的过程并不是把电子“灌”进电池，它只是通过向电池两极施加电压，充电的电能让它里边的化学物质发生化学反应，产生另一种物质罢了。

打一个比方：你将一大桶水从一楼拎到三楼，你向这桶水做功，使水有了更高的势能。水的质量因你做功而增加了吗？并没有，你做的功只是改变了它的势能，并不能改变水的质量。

电池中的能量等效于质量吗？

不能。在这里我们需要厘清能量与质量的关系。

有人说充电使电池拥有了更多的能量，按照爱因斯坦提出的质能方程，能量等效于质量，因此电池充满电后质量会增加，它会更重。听起来似乎无懈可击，但可惜这样理解也是错误的。

爱因斯坦的质能方程经常被误用

质量是什么？质量是物质的量，它体现为物质的惯性大小。

我们给电池充电的过程改变了电池的惯性吗？有些人倾向于说“是”，因为充电就是向电池输送电势能，E增加了，光速C不变，质量m必然随之增加。因此有人说充满电的电池会更重，只不过这种质量的增加极其微小，比一粒灰尘还要轻许多倍，我们无法测量，只能通过质能方程的计算来判断电池到底重了多少。

电池中的电能不等效于质量

其实这种理解并不正确。因为存储在手机锂电池中的“能量”是化学势能，它从根本上不同于其它形式的能量 。化学势能对能量动量没有贡献，这意味着它对电池的惯性没有贡献，因此电池的质量并不会增加或减少。

锂离子电池充放电原理

由上面锂离子电池的原理图我们可以看到，电池的充放电过程就是锂离子在电池阴极与阳极间的搬运过程。充电时，在外部电场的作用下，阴极材料中大量锂离子被搬运到阳极的石墨孔穴里，从而使电池拥有化学势能；而在放电时，位于阳极的锂离子会回到阴极。

在这个充放电循环过程中，电池里的物质并没有溢出到电池外面，也没有从外部吸收物质，整个电路中自由电子的数量没变，因此它的质量也不会发生变化。

干电池也是封闭型电池，它的质量不会变化

不只是手机锂电池，包括我们常见的干电池和纽扣电池，它们在充放电前后也不会发生质量变化，唯一变化的只是其内部化学物质的成分。

有的电池充电后会变轻

并不是所有电池充放电都不会发生质量变化。

有些化学电池，比如汽车上常用的铅酸蓄电池，它在充电的过程中就会发生质量变化。这是因为铅酸电池的电解液是硫酸和水的混合物，在大电流充电的过程中，正负极施加的电压会电解一部分水，所产生的氢气和氧气会通过排气孔释放到空气中。电池里的水越用越少，它也变得越来越轻，因此我们过一段时间需要向里边补充一些纯水。

铅酸蓄电池充电后会变轻

总结：

手机并不会因充电而增加重量，也不会因放电而减轻重量，这是因为锂电池的特性决定的。

电路在充放电的过程中，其自由电子会在电势差的作用下缓慢移动，但电路中电子总量并不会发生变化，因此质量也不会产生变化。

手机充电后不会变重

锂电池在充电时，外部电场能量只负责电池内部锂离子的搬运，从而改变电池正负极间的化学势能。充电的电能不会增加电池的惯性，也不会改变电池内部的物质总量，因此不会改变电池的质量。

用爱因斯坦的质能方程来解释电池的充放电过程是对质能方程的错误理解。