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分析充电电池内部构造的秘密

分析充电电池内部构造的秘密

来源:
2021/11/02 15:59
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【摘要】:

  电池内部结构:容量大

  我们期待着一个广泛使用清洁能源的新时代。在这个时代的一个标志性场景中,人们可能会看到像特斯拉电动汽车这样的新车在街道上行驶,它们不是由汽油驱动的,而是由充满电的锂电池驱动的。沿途的加油站将被充电站取代。最新消息是,上海市现在宣布了一项针对特斯拉电动汽车的免牌照政策,并支持它们在中国更快地制造超级充电站。

  但是,电动汽车电池和手机电池并没有太大的不同,这一事实可能给光明的未来蒙上了一层阴影。手机用户经常担心电池寿命。很多人的手机在早上就满了,而随着下午的临近,就有必要每天给手机充一次电。笔记本电脑也有同样的问题,可能在几小时内就没电了。电动汽车的用途一直受到质疑,因为它们行驶的距离不够远,不会发生碰撞,而且需要经常充电。特斯拉的model是目前市场上唯一的电动汽车,这是一个壮举。model是最引人注目的车型,充电一次可行驶480公里。

  为什么电池不能持久?一种物质在给定空间中所能储存的能量量称为能量密度。电池的能量密度很低。就每千克生产的能量而言,我们每天最多可以使用50兆焦耳的汽油,而锂电池平均不到1兆焦耳。其他类型的电池也在极低的水平上漫游。显然,我们不能让电池无限;为了增加电池的容量,我们只能专注于提高电池的能量密度,但有很多困难。这项技术有什么困难?记者采访了浙江大学化学副教授刘润,以常用的锂电池(简称锂电池)为例,分析了电池内部结构的奥秘。

  电解质非常重要

  由于电子的转移,电池可以提供能量。当电池连接到电路时,开关断开,电流接通。此时,电子从负极逃逸,通过电路流向正极。在这个过程中,电子设备会让你的手机正常工作,就像驾驶特斯拉电动汽车一样。

  锂电池中的电子是由锂提供的。如果你用锂填充电池,能量密度不会增加吗?不幸的是,为了使锂电池可以充电,它的内部结构必须根据其特定的能量密度进行评估。刘润指出,锂电池的内部结构包含电解质、负极数据、正极数据和间隙,其中每一个都有自己的特殊过程,发挥着独特的作用,是不可缺少的。这种结构限制了锂电池的能量密度。

  首先是电解质,这是电池中必不可少的导管。当电池放电时,锂原子失去电子,变成锂离子,充电时,它们必须从电池的一端跑到另一端,然后再跑回来。刘说。锂离子在电池的南极和北极,形成了锂电池循环使用不断的关键,而电解液保证了它的畅通。电解质就像河流,锂离子就像鱼。如果河道干燥,鱼无法到达另一边,锂电池就不能正常工作。

  电解液的美妙之处在于它只携带锂离子,而不是电子,确保电池只有在连接电路时才会放电。同时,锂离子,根据电解质,以一种有序而明确的方式移动,所以电子总是朝着一个方向移动,从而产生电流。

  稳定的正负极

  电解质虽然不能提供电力,但它们很重,对锂电池来说是必不可少的。那么,为什么没有更多基于石墨的负数据呢?石墨是用来制作铅笔芯的材料,它并不负责提供电子。刘明康说,这是为了确保充电时间合适。

 

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