为什么智能手机和电动汽车都用锂电池?

  如今,几乎到处都离不开锂电池的应用。手机里有锂离子电池,电动汽车中更是大量运用了锂离子电池。

  在手机刚问世之初,手机还被叫作大哥大,待机时间往往只有两三个小时。而大哥大之所以个头大,就是因为电池没法做小,否则待机时间就更短。大哥大用的电池技术是镍铬电池,不但寿命短、待机短,还有记忆,每次给电池充电之前要先把电放干净。

  后来,手机进入了2G时代,手机个头之所以变小,就是因为电池技术发生了变化——镍铬电池被淘汰了,取而代之的是镍氢电池。跟镍铬电池比起来,镍氢电池不但待机时间长,最关键的是充电之前再也不用先放电了。这次电池的技术革新,也给手机的大规模应用普及带来了契机。

  虽然和被淘汰的镍铬电池比起来,镍氢电池有了技术上的飞跃,然而,镍氢电池还存在缺陷,就是电池容量不够大,待机时间相对较短,只不过2G手机当时主要用于接打电话、发短信,手机屏幕小,耗电也少,所以这个缺点不太明显。可随着3G时代的到来,智能手机的出现,让纵横2G时代的镍氢电池明显乏力了。这时候,就又需要电池技术出现革新了。

  于是,锂电池出现了。

  跟镍铬、镍氢电池相比,锂离子有很多优点。首先,没有记忆,可以随便充电;其次,容量大,待机时间更长。锂离子电池最大的一个缺点,就是价格高。那时,很多手机会推出两款配置,其它的功能都一样,唯独电池不一样,配镍氢电池的便宜,配锂电池的贵,人们可以视自己的经济情况,各取所需。

  随着锂电池的技术越来越成熟,使用量越来越大,终于,锂电池的价格也被打下来了。现如今,锂电池已几乎成为了所有电器的标配。

  对于科技人员来说,锂电池的发展历史,就是科学家如何驯服锂离子的过程。

  锂离子十分活跃,号称是自然界最活沷的金属元素之一。科学家所要做的,就是从它的特性之中找到平衡。

  新能源汽车最核心的就是电池,而现在电动汽车厂商的主要技术方向,就是发展续航更大、更安全的锂离子动力电池。

  同样都是锂电池,又分为两大技术路径,一是磷酸铁锂电池,一是三元铁锂电池。从理论上来讲,磷酸铁锂电池的性能更稳定,但是容量相对比较小;三元铁锂电池,性能活跃,容量更大。

  1850年,铅酸电池的发明,使其开始具备了实用价值。铅酸电池的结构较为简单,能够循环充电,虽然蓄电量很低,但总比没有要强。

  此后,科学家又发明了镍镉电池,即早期大哥大用的电池。但镍铬电池存在记忆特性,每次充电前需要把电放干净。另外,镉是重金属,会造成环境污染,所以现在基本被淘汰了。

  科学家还发明了碱性电池,因为使用碱性电解液而得名,就是平时生活中最常见的一次性电池,它的特点是不能充电。

  在众多的电池种类中,铅酸电池凭借成本低、安全性好,又能充电,得到了广泛应用。

  但铅酸电池也存在一定缺陷,比如体积重量大,一块铅酸电池少则几十斤,重则上百斤;能量密度低,充满一次电顶多能用两个小时;充电次数有限,多次充放电之后,电池性能会大幅衰减。

  科学家发现,要想让电池充电快、电量大,最好的办法,就是使用活沷金属。而世界上公认的,最活沷的金属元素是铯。

  然而,由于铯重量太沉,所以并没有出现铯离子电池。

  相比之下,锂的优势就被凸显出来了。虽然锂的活沷程度不如铯,但重量比铯轻太多了。就这样,锂在活沷程度和重量上,找到了一个最佳的平衡点,锂离子电池,由此应运而生,成了制造电池的最优解。

  至此,锂电池,终于隆重登场了。

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页面更新:2024-02-23

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