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什么是锂离子电池,你了解它的原理及应用吗

2021-11-10   点击量:423

一项科技产品诞生往往会改变人们的生活,为人们的生活带来极大的便利。可能很多人都还记得,以前用过的手电筒里面的电池,那是用一根石墨棒外面包裹着碳来发电的。这种电池重量大而且还不能循环使用,处理的时候还不能扔进垃圾箱,因为它会破坏土地的生长能力。就被慢慢的淘汰了,取而代之的新电池,就是我们等下要说的内容,那就是锂离子电池


我们最常用的手机、笔记本电脑、移动电源,还有很多数码产品用的都是用的这种电池。现在的很多新能源汽车、电动汽车,也是采用的这种电池。它被广泛地应用在我们的生活中,使得我们的生活变得更加方便。


锂离子电池放电是靠化学的氧化还原反应。放电时,也就是我们在使用电池消耗电量的时候,它的正极会嵌入锂离子,负极锂离子落嵌。充电的时候正好相反。他这种离子的得失会形成一定的电压,使得电池出现电量。


1970年的时候,一位外国人首次用锂做了电池的材料。他用硫化钛作为电池的正极,金属锂作为负极。这种电池的循环性能不好,在放电的过程中会形成锂的结晶,这就会造成电池短路。后来经过多次的改进,最终制成了我们现在使用的,集所有优点余一身的锂离子电池。


这种电池的优点很多,它能够储存很多的电量,同体积下是铅酸电池的六倍。而且它的使用寿命也很长,一般不刻意损坏它的话可以达到六年之久。它还可以循环使用,没有电时我们只要给它充上电就可以使用了。体积小的它仅仅只是同体积下铅酸电池重量的五分之一。最重要的是它绿色环保,报废不用时,不会出现有害的重金属元素和物质。它的自放电率极低,放电时电压很平稳。早期的心脏起搏器就是用的它放电。而且它还可以在-25-45度的温度下使用。


但是他也是有缺点的。它的缺点就是,电池的容量会随着使用次数和温度而慢慢衰退。就像我们的手机相同,刚买回来的时候,充一次电可以用上很长的时间,假如经常用来玩游戏,电量一下了就用完,然后频繁的充电,一段时间后,它的电量就会非常不耐用。所以假如我用手机玩游戏玩太长时间了,就应该停下来,让手机休息一下,更不要边充电边玩。不过现在许多手机的制造商,开始在研发更耐用的电池,希望他们可以早些研制出来,并让我们普通人也可以得到使用。


说到这里,不得不深深得感谢一下伟大的发明家们。他们可能是在经历了上千次,甚至上万次的失败后,总结失败的相关经验,一次又一次的尝试,才最终有了我们手里得的成品。我们应该怀着一颗感恩的心去使用他们的成果。而且在生活中我们要善于思考,不要畏惧失败,多尝试,争取做一个为人类造福的人。在这个项目中,研究员均出自几家大名鼎鼎的机构,包括NASA出钱、加州理工学院运作的喷气推进实验室(JPL),以及本田研究所、劳伦斯伯克利国家实验室。研究人员提出,抛弃锂离子,研究基于氟离子的新型电池,可能是解决手机续航焦虑和电动汽车里程焦虑的最佳出路。


氟电池具有更高的能量密度,这意味着它们的使用寿命可能比现在使用的电池长8倍,项目研究员、加州理工学院化学教授、2005年诺贝尔化学奖得主格拉布(RobertGrubbs)说,难点是,氟化物可能很难处理,尤其是它具有很强的腐蚀性和活性。


在电池领域,氟并不是新东西。早在20世纪70年代,研究人员就曾试图利用固态电解质制造可充电氟化物电池,但固态电解质的氟离子电池只能在高达170℃的温度下工作,因此不适合日常使用,同时,其循环稳定性差,容量衰降过快,也是一大问题。在新的研究中,团队的主攻方向是,使用液体元件让氟化物电池在室温下使用。


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钜大特种电池工程研究院

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