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揭秘可充电电池背后的科学家 锂电池青胜于蓝

导读: 所谓金无足赤,尽管锂离子电池大获成功,也免不了还有缺点--比如价格较高,容量流失,以及最严重的安全性不高的问题。锂离子电池电解液使用的有机溶剂十分易燃,虽然我们可以通过加入添加剂和改进电池设计来提高电池的稳定性,却终究不是长久之计。

  初中时,笔者有一部黄色的随身听。笔者给它准备了3对充电电池轮番上阵,这样,当周杰伦的声音突然变得缓慢时,笔者知道总有电池可以更换。后来有了MP3和手机,就渐渐不再听随身听了,需要经常充电的,也从圆柱形的5号电池换成了扁扁的锂电池。在笔者看来,世上无法逃避的事情,除了死亡和交税,还有给电池充电。

  不是每一节电池都叫可充电电池

  电池是生活中再常见不过的物品了。它进入人类世界已有200年的历史。早在1800年,意大利科学家亚历山德罗·伏特(Alessandro Volta)就发明了“伏打电堆”。伏打电堆由很多个单元堆叠而成,每个单元都有一块铜板和一块锌板,中间由一块浸有盐水的布隔开。时至今日,生活中常见的碱性电池、铅酸电池、锂电池等电池,都与古老的伏打电堆共享着同样的工作原理:通过氧化还原反应将自己储存的化学能转化为电能。

揭秘可充电电池背后的科学家 锂电池青胜于蓝

描绘伏特(左)向拿破仑(右)展示伏打电堆的画作

  这一看似神奇的过程其实并不复杂。一块电池主要由正极、负极和电解液三部分组成。当电池与外电路联通时,负极一端就开始发生氧化反应,释放出电子;正极一端则发生还原反应,正好需要补充电子。由于电解液将两极隔开,只允许离子流动,不允许电子流动,于是电子通过外电路从负极流向正极,形成电流做功,化学能也藉此转化成了电能。

揭秘可充电电池背后的科学家 锂电池青胜于蓝

  原电池示意图。阳极(Anode)与阴极(Cathode)与外电路连接,浸泡在电解液中,电池工作时,电流从阴极流向阳极。因此此处,阳极和负极是同一电极,阴极与正极是同一电极。

  但如果用一次性电池为随身听供电,那么一张专辑刚刷几遍,电池就该扔了。一次性电池的电化学反应是不可逆的,也就是说,化学能转化为电能的旅程只能一条路走到黑,电量用尽,电池也没用了。能不能来一种可以重复使用的电池?

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