LiFePO4 电池的想法于 1996 年首次提出,但直到 2003 年,由于碳纳米管的使用,这些电池才真正变得可行。从那时起,大规模生产需要一段时间才能提高,成本变得有竞争力,并且这些电池的最佳用例变得清晰。
直到 2010 年代末和 2020 年代初,以 LiFePO4 技术为特色的商业产品才出现在货架上和亚马逊等网站上。
在化学电池中,化学能直接转变为电能是靠电池内部自发进行氧化、还原等化学反应的结果,这种反应分别在两个电极上进行。负极活性物质由电位较低并在电解质中稳定的还原剂组成,如锌、镉、铅等活泼金属和氢或碳氢化合物等。之所以有电流,就是因为溶液中有自由移动的电子,电子的定向移动才有电流的产生。
电池并不像我们看到的那样,外面是熟料包着,两头都是银色(两头是导电的镍片)。电池是靠化学反应来产生电的。早期的化学电池是根据原电池的原理制成的。原电池就是将化学能转变为电能的装置。
它里面有锌和铜。由于锌和铜的金属活动性不同,锌容易失去电子,被氧化成正二价的锌进入溶液,电子由锌片通过导线流向铜片,溶液中的正一价的氢从铜片获得电子被还原成氢原子,氢原子再结合成氢分子从铜片上逸出。
干电池
大家所熟悉的干电池,就是锌锰电池。因为它里面的电解质是糊状的,所以叫干电池,同时它也是一种一次性电池,放电之后不能充电(内部的氧化还原反应是不可逆的)。电池在使用过程中,锌会逐渐溶解,导致锌外壳逐渐变薄,最后内部糊状的电解质会泄露出来,使电器腐蚀。所以,人们采用在外壳套上防腐金属筒或熟料筒的方法改造了防漏电池。
为了延长电池寿命和提高其性能,人们将电池内的电解质氯化铵换成湿的氢氧化钾,并在构造上做了改进,制成了碱性锌锰电池。(之前的干电池即使不用,放置过久,也会失效。是因为作为电解质的糊状氯化铵显酸性)这里的电解质是指,在物理学上所有在水溶液状态下,或是熔融状态下可以导电的一组化合物。
充电电池
充电电池又称二次电池,它可以在放电时进行氧化还原反应,在充电时又逆向进行(我们家用的电是220v的交流电,在充电时充电器会将交流电转变为直流电进行充电),使电池恢复到放电前的状态。这样就可以多次使用了。充电时要正极对着正极,负极对着负极,这就是为什么充电器插头不对称。
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