现在的世界可能比以往任何时候都更加依赖电池供电。这么多日常用品?从你的手表到你的汽车再到你现在正在阅读这篇文章的手机?由这些储存电力的小容器提供燃料,因此很容易认为整个情况是理所当然的。
直到最坏的情况发生:你的电池没电了。因为与电池一样设计精良且持久耐用,它们都具有?要理解其中的原因,需要对电池的工作原理进行一些解释,更不用说它们为何停止工作了。
电池如何工作?
从大局来看,我们都知道电池的用途:它们按需释放电力,因此我们可以为诸如或者低聚中年危机。但他们到底是怎么做到的呢?
好吧,首先要做的事情是:电池并不像您曾经想象的那样,只是一个装满未使用的电力并在内部晃动的圆柱体。 ?你无法捕捉和储存电力,?现任麻省理工学院材料科学与工程和冶金学教授 Antoine Allanore 解释说,早在2012年。 “但是你可以将电能储存在电池内的化学物质中。”
有大量的电池,但在所有电池中,其想法都是相同的:发生化学反应,使带电粒子从一个端子移动?阳极?到另一个,称为阴极。
根据您想要使用电池的用途,这些端子将由不同的化学品制成。锂离子电池?您在智能手机或电动汽车中找到的可充电类型?将使用某种形式的锂化合物作为阴极,(通常)使用某种石墨作为阳极。在碱性电池中?当您听到“电池”这个词时,您可能实际上想到的就是这种电池。 ?阴极由二氧化锰制成,阳极由锌制成。
当电池连接到电路时,电子通过外部电线移动 ?这就是产生电荷的原因?而离子则穿过电池的第三个关键组件:电解质,它将阳极和阴极分开。
?这两个反应同时发生,?阿拉诺尔说道。 “离子通过电解质传输电流,而电子在外部电路中流动,从而产生电流。”
为什么电池停止工作?
假设您的电池是碱性电池而不是锂离子电池,它最终停止工作的原因很简单。一旦反应物耗尽,产生电流的化学反应就必须停止?也就是说,当锌与二氧化锰完全反应时。到那时,它就平坦了。
“因为化学反应只有在端子连接时才会开始,所以未使用的电池可以在架子上放置一年,仍然具有充足的电量,”解释了开放大学。然而,电池只含有固定数量的反应物,一旦这些反应物用完,化学反应就会停止?电池没电了!?
然而 ?和任何拥有汽车的人一样已经知道了吗?有几种方法可以加速电池耗尽的过程。温度是一个大问题:冷却电池,内部的化学反应会发生得更慢,产生的电流比高温下的电池要少。去当温度计下降到某个点时,所产生的电流量不足以为你的小玩意供电,并且电池在功能上(尽管是暂时的)耗尽。
同样,让电池变得太热是万无一失的方法吗?好吧,从字面上看, 有时。让锂离子电池过热,它们可以吗?在某些情况下,相当臭名昭著?成为热失控的牺牲品:锂离子电池进入不可控的自加热状态的现象,?解释安全科学组织UL 研究院,这“会导致极高的温度、剧烈的电池排气、烟雾和火灾。”
如果出现以下情况,电池也会更快耗尽:它们漏水了?一个真实的和可能相当危险当电池容器发生某种破裂使其化学成分逸出时就会发生这种现象。缩短电池寿命的原因是不言而喻的:电池内部的反应物较少,因此电池耗尽的速度更快。
最后,还有一件事您一直怀疑,但又认为这不可能是真的:是的,当您的智能手机电池电量已经很低时,电量确实会更快耗尽。这是因为电池在放电时电压下降,并且在其使用寿命结束时电压下降得更快?另一方面,您的设备仍然需要相同的电量。
由于功率等于电流乘以电压,因此保持相同水平的唯一方法是在电压较低时增加电流量。
充电电池怎么样?
不过,这确实引发了一个问题:可充电电池到底怎么了?当然,如果电池因为反应物耗尽而报废,那么事情就结束了,对吧?
事实上,解决方案既非常简单又非常聪明:你只需向后运行反应。
“在可充电电池中,电子和离子可以通过电路和电解质向任一方向移动,”能源部解释说科学办公室。 ?当电子从阴极移动到阳极时,化学势能增加,从而给电池充电;当它们向另一个方向移动时,它们会将化学势能转换为电路中的电能并使电池放电。
“在充电或放电过程中,带相反电荷的离子通过电解质在电池内部移动,以平衡通过外部电路移动的电子的电荷,并产生可持续的可充电系统。”
现在,充电电池仍然会出现永久性故障吗?究竟为什么会发生这种情况是一个正在进行的研究领域,因为原因往往是特定于化学的。部分问题在于化学反应无法 100% 逆转,因此电池的内部化学结构会逐渐改变原来的结构。
?所有电池在其使用寿命期间都会出现性能损失,包括容量逐渐下降[?]和内阻增加,导致电压衰减和功率损失,?笔记2016年回顾之一进入现象。
然而,与一次性电池一样,这种退化发生的速度到底有多快可能会“显着不同”[?],具体取决于存储或使用条件。作者写道。所以基本上,如果您想尽可能延长电池寿命,请正确对待它们。
最后:一旦你的电池完全耗尽,不要直接把它们扔掉。 “电池可能含有汞、铅、镉、镍和银等金属,如果在使用寿命结束时管理不当,可能会对人类健康或环境构成威胁,”指出环境保护局。
那么,把它们扔进垃圾填埋场,它们基本上就会坐在那里,毒害任何离得太近的东西?如果那是,比方说,饮用水,那么这可能只包括你。
因此,你最好的选择是其具体方法取决于您所使用的电池类型。 “某些电池不应放入家庭垃圾或回收箱中,”该机构指出。
哦 ?至于那些爆炸的锂离子电池:即使它们已经报废,这仍然是一个问题。 “为了防止锂离子电池引起火灾,请用胶带粘住电池端子和/或将电池放入单独的塑料袋中,并且切勿将这些电池放入家庭垃圾或回收箱中,”该机构建议。
但总的来说,“废电池总是可以回收利用的”。他们说,“或者送到家庭危险废物收集点。”
所有?解释器?文章得到证实发布时正确无误。文本、图像和链接可以在以后编辑、删除或添加,以保持信息最新。