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會呼吸的電池

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年05月28日  

金屬空氣電池是燃料電池的一種,是以金屬為燃料,與空氣中的氧氣發生反應產生電能的一種裝置,是新一代綠色電池的代表之一。

金屬空氣電池與一般的電池不同之處在于其只有一個電極儲存能量,另一個電極依靠呼吸空氣中的氧氣來提供能量。

金屬空氣電池就像大部分生物一樣,要正常工作,就得呼吸新鮮空氣。

理論上,金屬空氣電池在空氣中使用時,電池正極的能量是無限的,只要更換電池金屬負極,電池就可源源不斷提供電能。

金屬空氣電池由金屬電極、能夠支持氧氣反應的空氣電極以及電解液組成。正極(空氣電極)依次由催化層、金屬集流網、防水透氣層壓制而成。防水層是具有防止電解液滲漏功能的透氣疏水膜。催化層主要由聚四氟乙烯乳液(PTFE)、活性炭黑和催化劑組成。

電池那些事

Q電池怎么放電的?

電池放電是一個將化學能轉化成電能的過程。

電池放電時,負極發生氧化反應,向外提供電子;正極上發生還原反應,從外電路接受電子,電子從負極通過外線路流到正極,而電流方向與電子流動方向剛好相反,從正極流向負極。

電解質是離子導體,離子在電池內部正負極之間定向移動而導電,陽離子流向正極,陰離子流向負極。

Q電池電壓怎么產生的?

如果將電流比作水流的話,電壓就相當于水流兩端的壓差。

通俗點講就是兩杯水一高一低,你用導管接起來那么水就會從高的一杯流到低的一杯里面。這個兩端水位的高度就是電池正負極的電勢,高度差就是所謂的電壓。

Q什么是短路?有什么危害?

電池短路是指電池的正負極直接用導線或在電阻非常小的情況下(例如水中)相互連接的非正常通路。

這種通路會產生非常大的電流,同時也產生非常多的熱量,產生的熱和過強的電能釋放會導致電池壽命嚴重受損,甚至引起電池燃燒爆炸。

Q電解液為什么需要導電?

既然導電,電池自己為何不短路?

為了滿足電池內部正負極離子定向移動,與外電路構成一個完整回路的要求,電池的電解液必須導電。

但電解液只能離子導電,而不能電子導電。正負極雖然有反應的趨勢,但電子不能由負極傳至正極,不能完成化學反應,故電池不會短路。

Q電池為何會發燙?

電池內部有電阻,電池內部有電流流過時,即相當于電阻上有電流通過,電阻會讓通過的電流以熱的形式釋放出來,故電池充放電時會發熱。

Q新舊電池為何不建議混用?

一節電池用舊了,電池內部的電阻會增大,電壓會降低,就不能再輸出較大的電流。

如果把新舊電池接在一起,舊電池內的電阻實際上就成了電路中的一個電器,會把電白白消耗掉,而且一直消耗到新舊電池的電壓相等時才停止。

舊電池的壽命短,會影響到整個電池組的性能,使得其他電池壽命也會降低,故舊電池往往會導致“一顆老鼠屎壞了一鍋粥”的現象。

Q有的電池能充電?有的為什么不能?

電池充放電是與內部化學物質氧化還原反應相關聯的,那些反應有可逆和不可逆之分,可逆的就能充電,不可逆的就只能放電。

“脾氣好”的金屬空氣電池

Q有的電池為何會爆炸?

金屬空氣電池會爆炸嗎?

電池爆炸更多的時候是指電池燃燒。因為電池內部有很多活潑的化學物質,如金屬鋰,鋰電池的電解液等,這些物質和空氣接觸后會迅速反應燃燒,導致電池燃燒。

電池爆炸的情況較少,但當電池處于密閉的環境時,如密封在手機殼中或電池自己的鋼殼中時,由于燃燒導致密閉殼體迅速膨脹,就會像手榴彈一樣爆炸了。

金屬空氣電池由于正極與空氣連接,不會積聚壓力,所以爆炸的危險比較小。另外,由于多數的金屬空氣電池采用的材料與空氣接觸反應劇烈程度較小,其燃燒的風險也非常小,故金屬空氣電池一般不會自燃或爆炸,除了鋰空氣電池。

金屬空氣電池的現在和未來

金屬空氣電池的原材料豐富、性能價格比高并且完全無污染,早就引起了各國研究者的重視,目前已取得一定研究進展的主要有鋁空氣電池、鎂空氣電池、鋅空氣電池、鋰空氣電池四類。

這其中,鋰空氣電池仍處于實驗室階段,商業化還需要一段時間。其余電池產品基本具備小規模生產的技術條件,有的甚至已經應用于電動汽車并取得良好效果。

相信未來,金屬空氣電池一定會得到更加廣泛的應用。

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