鉅大LARGE | 點擊量:718次 | 2020年11月03日
鋰離子電池的基本原理
1.如何選擇能量的載體
首先大家會問,為何選擇鋰元素作為能量載體?
好吧,雖然我們不想去回顧化學(xué)的知識,可是這個問題必須得去元素周期表找答案,好在,大家總還記得元素周期表吧?!實在不記得,我們就花一分鐘來看看下面的表吧。
要想成為好的能量載體,就要以盡可能小的體積和重量,存儲和搬運更多的能量。因此,要滿足下面幾個基本條件:
1)原子相對質(zhì)量要小
2)得失電子能力要強
3)電子轉(zhuǎn)移比例要高
基于這3項基本原則,元素周期表上面的元素比下面的元素要好,左邊的元素比右邊的元素要好。初步篩選,我們只能在元素周期表的第一周期和第二周期里面去找材料:氫、氦、鋰、鈹、硼、碳、氮、氧、氟、氖。排除惰性氣體和氧化劑,只剩下氫、鋰、鈹、硼、碳,這5個元素。
氫元素是自然界最好的能量載體,所以氫燃料動力電池的研究一直方興未艾,代表了電池領(lǐng)域一個非常有前途的方向。當然,假如核裂變技術(shù)在未來幾十年能夠取得重大突破,可以做到小型化甚至微型化,那么便攜式的核燃料動力電池將會有廣闊的發(fā)展空間。
接下來就是鋰了,選擇鋰元素來做電池,是基于地球當前的所有元素中,我們能夠找到的相對優(yōu)解(鈹?shù)膬α刻倭耍窍∮薪饘僦械南∮薪饘?。氫燃料動力電池與鋰離子電池的技術(shù)路線之爭,在電動汽車領(lǐng)域打的如火如荼,大概就是因為這兩種元素,是我們目前能夠找到的比較好的能量載體。當然,這里面還牽涉到很多的商業(yè)利益,甚至政治博弈,這些不是本文要討論的范疇。
順便說一下,自然界中已經(jīng)存在的,并為人類廣泛使用的能源,比如石油、天然氣、煤炭等,其重要成分也是碳、氫、氧等元素(在元素周期表的第一周期和第二周期)。所以不管是自然的選擇,還是人類的設(shè)計,最終都是殊途同歸的。
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