你知道鋰離子電池究竟是怎么工作的嗎？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-09-10 16:36
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實(shí)際上，鋰離子電池通過(guò)將電子從電池的一端“移動(dòng)到另一端”來(lái)存儲(chǔ)和釋放能量。我們可以利用來(lái)自那些移動(dòng)電子的能量來(lái)為我們工作，比如為鉆機(jī)提供動(dòng)力一樣。
電池的這兩個(gè)“端”稱為電極。 一個(gè)稱為陽(yáng)極，另一個(gè)稱為陰極。通常，陽(yáng)極由碳制成，陰極由稱為金屬氧化物的化合物制成，如氧化鈷。
最終的電池成分稱為電解質(zhì)，它位于兩個(gè)電極之間。在鋰離子電池的情況下，電解質(zhì)是含有鋰離子的鹽溶液。鋰電池也因此得名。將電池放入設(shè)備時(shí)，帶正電的鋰離子會(huì)被吸引并向陰極移動(dòng)。一旦陰極被這些離子轟擊，陰極就會(huì)比陽(yáng)極充電更多，這會(huì)吸引帶負(fù)電的電子。隨著電子開始向陰極移動(dòng)，我們迫使它們穿過(guò)我們的器件并利用電子流向陰極的能量來(lái)產(chǎn)生電能。你可以把它想象成水輪，除了在這里不是水流動(dòng)，而是電子流動(dòng)。
鋰離子電池特別有用，因?yàn)樗鼈兪强沙潆姷?。?dāng)電池連接到充電器時(shí)，鋰離子以與以前相反的方向移動(dòng)。當(dāng)它們從陰極移動(dòng)到陽(yáng)極時(shí)，電池恢復(fù)供另一次使用。與其他電池相比，鋰離子電池每單位重量也可以產(chǎn)生更多的電力。這意味著鋰離子電池可以存儲(chǔ)與其他電池相同的功率，但可以在更輕更小的體積中實(shí)現(xiàn)。
簡(jiǎn)單來(lái)講，電池由三個(gè)部件組成：正電極，負(fù)電極和電解質(zhì)。
當(dāng)電池正在充電時(shí)，鋰離子從正電極中提取并通過(guò)晶體結(jié)構(gòu)和電解質(zhì)移動(dòng)到負(fù)電極，在那里它們被存儲(chǔ)下來(lái)。此過(guò)程發(fā)生得越快，電池充電的速度就越快。制造電池的材料會(huì)嚴(yán)重限制該速率。石墨是負(fù)極的常用材料，因?yàn)樗芎芎玫亟邮苷x子并具有高能量密度。在尋找新的電極材料時(shí)，研究人員通常會(huì)嘗試使顆粒變小。然而，制造具有納米顆粒的實(shí)用電池是困難的，因?yàn)樗c電解質(zhì)產(chǎn)生許多棘手的化學(xué)反應(yīng)，因此電池不會(huì)持續(xù)那么長(zhǎng)，而且制造成本昂貴。
為什么電池進(jìn)步這么困難？
在過(guò)去20年里，手機(jī)的供電材料幾乎被鋰離子電池統(tǒng)治著，但是相比屏幕，處理器等原件，電池的技術(shù)進(jìn)步卻并不明顯。但當(dāng)我們?yōu)榇硕乖甑臅r(shí)候，其實(shí)電池研發(fā)的科學(xué)家們或許比我們還焦躁，因?yàn)樗麄儙缀醢言刂芷诒砩纤性厮芙M成的物質(zhì)都進(jìn)行了推演，力求找到新的正負(fù)極材料。
