參考來源： * Physical Review Focus:Relativity Powers Your Car Battery
* R. Ahuja et al., PRL 106, 018301(2011)

鉛電池是一般汽車內常用的零件，它可以在需要啟動引擎時輸出能量，並且在引擎運轉的時候儲存能量。它的優點之一是可以輸出較高的電壓（約2.1V），但令人訝異的是：大家都還不知道這項優點是怎麼來的。

2011年的一月，有一組北歐的科學家從理論計算指出：鉛電池的高電壓，其實是來自於相對論效應。 

鉛電池是由鉛板與二氧化鉛板，同時放置在硫酸溶液中組成的。

鉛會釋放電子，與硫酸作用產生硫酸鉛；二氧化鉛接受電子後，與硫酸也會結合成硫酸鉛。

一來一往可在兩個板之間形成約2.1V的電壓。

類似的反應似乎可以用錫與二氧化錫取代，不過效果就不好了。

最近瑞典Uppsala大學的科學家Rajeev Ahuja與他的研究團隊利用第一原理電子密度泛函理論，計算鉛與錫在做成酸電池時的差異。他們發現：若不考量相對論效應的話，鉛與錫的效果相差不大，但如果考慮相對論效應，用鉛在電壓上的優勢立刻凸顯出來。 

在一般人的印象中，相對論似乎跟原子世界很難聯想起來，但實際上在某些情況仍可見其蹤影。在較輕的原子中，原子核對電子的靜電引力不大，所以電子繞行原子的速度遠小於光速，因此相對論效應通常可以忽略，然而對於較重的原子而言，原子核的大量質子使其對電子的引力增加，導致電子在軌道上的速度也跟著變快，這時候相對論效應將會起重要的影響。有許多重原子的有趣現象，如顯著的自旋軌道作用或是電子的軌道半徑收縮，都是來自於相對論效應。 

然而相對論何以告訴我們：用鉛作電池比用錫要好？

這是因為相對論的軌道收縮效應，使得鉛的6s軌道能量往下降。

雖然6s軌道能量下降會略微降低鉛的還原力（也就是釋放電子時所得的能量），卻同時大幅提升二氧化鉛的氧化力（也就是吸引電子時所得的能量）。

在這一來一往之間，相對論效應為每個電子提供了約 1.7V，也就是約80%電池的電力。

相對的，錫的相對論效應就弱很多，以致於二氧化錫的氧化力遠小於二氧化鉛的效果，這就是拿錫當酸電池材料的最大障礙。 

雖然鉛電池是個司空見慣的生活用品，卻仍可從中找出意外的新發現，這也是科學研究的迷人之處。

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