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计划买电动车?以下是锂离子电池的工作方式

时间:2021-06-27 15:44:02 来源:

智能手机时代刚刚超过十年,但由于另一种技术:锂离子电池,股东核心的股票尺寸仅仅是可能的。

首先于1991年由索尼为其摄像机商业出售,这些类型的电池不仅仅是便携式消费电子产品。它们在两个其他技术革命的中心具有变换社会的权力:从内燃机到电动车辆的过渡,以及由化石燃料供电的电网转变为可再生能源发生器,用于将电池中的剩余电力存储在电池中未来使用。

那么这些电池如何工作?科学家和工程师花了整个职业生涯,试图建立更好的电池,仍然有奥秘我们不完全理解。改善电池需要化学家和物理学家来看待原子水平的变化,以及可以设计和组装电动设备的电池组的机电工程师。作为华盛顿大学和太平洋西北国家实验室的材料科学家,我的工作有助于探索锂电池,镁电池和当然锂离子电池的新材料。

让我们考虑两天的两个电子。我们将说出其中一个亚历克斯,他有一个名叫乔治的朋友。

电池解剖学

亚历克斯在标准碱性AA电池内存在于您的手电筒或遥控器中。在AA电池内部,有一个填充有锌的隔室,另一个装满氧化锰。在一端,锌只有弱悬挂在像亚历克斯的电子上。另一端,锰氧化物有力地将电子朝向自身拉动。在两者之间,将电子直接从一侧直接从一侧到另一侧,是浸泡在钾和水溶液中的纸,其作为正钾离子和负氢氧化物离子共存。

当电池放入设备并接通时,设备的内部电路完成。亚历克斯通过电路并进入氧化锰,从锌中拉出。沿途,他的运动能力为设备,或者灯泡或任何连接到电池。当Alex离开时,他不能回来:用氢氧化物丢失电子键以形成氧化锌的锌。该化合物非常稳定,不能轻易转换回锌。

在电池的另一边,氧化锰从水中获得氧原子,并留下后面的氢氧根离子来平衡锌的氢氧化物。一旦亚历克斯的邻居都离开了锌并移动到氧化锰,电池耗尽并需要回收。

锂离子优势

让我们将其与乔治相比,他住在锂离子电池中。锂离子电池具有与碱性AA细胞相同的基本构建块,赋予主要优点几乎差异。

乔治生活在石墨中,这甚至比锌在坚持电子上弱。他的电池的另一部分是锂钴氧化物,它比氧化锰更有力地拉动电子 - 这使得他的电池能够在与碱性电池相同的空间中存储更多能量的能力。分离石墨和钴氧化物的溶液含有带正电荷的锂离子,在电池排出并再充电时容易形成和破坏化学键。

与氧化锌的形成不同,这些化学反应是可逆的,这是允许电子和锂离子在许多充电和放电的循环中来回流动的。

然而,这个过程不是100%效率 - 所有电池最终都会失去能力的能力。尽管如此,锂离子化学系列足够强大,以至于今天支配电池技术。


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