鋰離子電池雖然沒有使用金屬形態的鋰,但是如果長時間反覆進行充放電的話,在負極的表面還是會形成須狀的鋰的結晶。這樣的結晶到達正極發生短路的危險性雖然不高,但也不是絕對不會發生,直到現在,人們還沒有發現完全抑制這種結晶形成的辦法。
所以,即使電池本身沒有任何質量問題,產生氣體、發熱起火等事故也會偶有發生。
所以這也讓手機廠商很為難,如果我用手機起火了,把腚燒了,我肯定要投訴廠家索取賠償,廠家心中一定是一萬頭草泥馬賓士而過,他想說這是你自己使用不當,但他真是說不出口。”
講到這裡,下面一個學生舉手,劉元點頭,
“老師,我家裡就是賣手機的,你剛才說的我不是很同意,我們家賣各大品牌的手機,其他牌子基本沒有顧客過來說電池爆炸的,唯獨三星那個,每次出新品總會炸幾次,這又該怎麼解釋?”
劉元笑笑,“那個啊,那就是它自己的問題了,他們為了追求大屏和超薄,已經讓電池承受了太重了負擔了,不得已之下只能把未經過完整檢測試驗的電池應用到手機上,才會發生這種事。
總的來看,鋰離子電池是非常複雜的,根據不同的用途和不同的廠家,電池的組成和結構也有著很大的差別。
比如說,混合動力汽車使用的鋰離子電池與手機的鋰離子電池的正負極材料就大不相同。近年來,手機用的鋰離子電池有些就採用了一氧化矽和合金等新負極,容量得到明顯改進。
另外,一部分電動汽車用的電池開始使用奈米級鈦酸鋰作為負極,它相比之前的碳系負極來說,容量雖然有所下降,但是安全性要更高,畢竟汽車安全更是關乎生命。
另一方面,電池的安全保護也各不相同。
通常來說,鋰離子電池都有內建電子迴路,這種電子迴路可以檢測充放電時的電壓和電池內部溫度,達到一定的危險值時就會切斷電路。所以,將鋰離子電池拿到與原來裝置不同的另一裝置上反覆使用是有危險的。在多數情況下,為了防止鋰離子電池的混用,根據不同的裝置,也會設計不同形狀和大小的電池。
說到這裡,還要給同學們提個醒,不要亂借別人的充電器,要借也找用一個牌子的,這是因為,為了給電池安全充電,充電器上一般都設計了檢查迴路,可以及時獲得電池狀態和溫度的資訊,防止過度充電,它的功能通常只對符合各個生產廠商規格的電池起到最佳效果。
現在全世界的趨勢很明顯,太陽能和電動汽車都必將是大勢所趨,但是這二者共同面臨著一個難題,那就是需要大量的二次電池。沒有電池,太陽能就無法蓄電,電動汽車更是跑不起來。
鋰離子電池當然可以幹這個活,雖然它的儲量還比較豐富,但它畢竟是一種稀有金屬,而人類對鋰資源的需求量是巨大的,以傳統的鋰離子電池為例,一輛電動車所需的鋰離子電池數量,就相當於一萬部手機。所以,鋰的儲量將嚴重阻礙太陽能與電動汽車的發展。
在這種情況下,一部分科學家把目光投向了與鋰相近的鈉。
不過,由於鈉的離子化傾向沒有鋰那麼強,所以如果使用鈉的話,電池的電壓會比使用鋰低0.3V,造成啟動功率不足,另外,相比於鋰來說,鈉離子的體積是其2倍,原子量是其3倍,所以,從能量密度這一點來看,鈉也不如鋰。
不過,鈉也有優勢,那就是資源豐富、價格便宜,鈉的蘊藏量是鋰的百倍以上,透過電解法,直接可以從我們用的食鹽氯化鈉中提取。
所以,對於在汽車、自然能源發電上使用的大型二次電池來說,選擇鈉做電極還是很有吸引力的,當然了,二次電池的體積越大,鈉離子電池的優越性就越強。
鈉離子電池就是“水系鈉離子電池”,也就是在電解質裡使用水溶液,在正負極使用鐵系化合物和有機化合物。
目前,鈉離子電池的開發已經在全世界範圍內展開,開始大規模應用在以儲存夜間剩餘的電量、調節風力發電和太陽能發電等電量的急劇變化為目的專案中。
接下來我們說說電池的充電問題,電池充電的過程,就是在電池內部發生與放電反應相反的化學反應,將電池內部的成分恢復到使用之前的原先的狀態。
既然如此,那為什麼有一次性電池呢?
其實,它們並非完全不能充電,對於鹼性乾電池和鋅錳乾電池來說,輸入電池的電流能夠讓一次性電池也發生充電反應,能夠給電池充一部分電的。
但是在充電反應的過程中,會產生氫氣或是氯、氣,由於一次性電池都是按照一次性用光來設計的,所以它的結構還承受不了充電後產生的氣體的壓力,其結果就是充電後很可能會發生內部壓力升高而導致的爆炸、放熱等一系列意想不到的問題。
我還記得我小時候,那個有個很好玩的玩具,叫做四驅車,不知道你們瞭解過沒?
四驅車用馬達驅動,驅動馬達的也是電池。