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在经典力学中，电池的充电和放电是化学变化，电池内部的自由电子和正离子发生转移，并没有与外界交换物质，所以电池的质量不变；在相对论当中，能量的变化必定伴随着质量的变化，但是电池充放电中的质量变化非常小，所以完全可以忽略掉。 能量和质量是物质的两种属性，在经典力学当中是独立的，分别有质量守恒定律和能量守恒定律，在相对论当中则是统一的，两者统一为质能守恒定律。 质量守恒定律我们以锂电池为例，锂电池的工作原理是：正极材料使用LiMn2O4，负极材料使用石墨，充电时正极当中的Li获得电子，并向负极转移与石墨结合，放电的时候正好相反。
所以对整块理电池而言，理想情况下无论是充电还是放电，理论上流入和流出的电荷是守恒的，并没有多余的物质进出，根据化学反应当中的质量守恒定律，整块电池的质量不发生改变。 质能守恒定律如果把这个问题放在相对论中，就需要考虑质量的亏损，因为相对论描述能量和质量是统一的，对于整块锂电池而言，充电之后包含的化学能是增加的，所以整块电池的质量必定也会增加。
我们以能量密度为600Wh/kg的锂电池为例（Wh是瓦特小时），对于一吨重的锂电池，完全充满电时包含的可释放能量为： E=600*3600*10^3=2*10^9焦耳 根据质能方程，增加的质量为： △m=E/c^2 =2.4*10^-8kg =24μg 也就是说，对于一块一吨重的锂电池，理论上充满电后增加的质量只有24微克，与空气中漂浮的最小灰尘差不多一个数量级，完全可以忽略掉。
如果要深究其中的微观原理，要知道化学能的本质是原子之间的化学键，不同的化学键连接强度不一样，其中包含的能量也不一样，对于同样原子组成的化学键，包含能量越高，理论上相同原子的相对论质量也越高。
只不过化学键变化时的能量变化并不大，所以原子的质量变化是非常小的，在化学反应当中可以认为质量是守恒的，实际上存在微小区别，比如碳-12原子在不同的温度，以及不同的同素异形体当中，其质量也会存在微小差别。 我的内容就到这里，喜欢我们文章的读者朋友，记得点击关注我们——艾伯史密斯！ |
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来自： 艾伯史密斯 > 《2019年12月》
