Le secteur des énergies nouvelles est en plein essor ces derniers temps. Aujourd’hui, nous allons parler du développement et des principes de fonctionnement des batteries et des batteries de téléphones portables.

1. Le principe de fonctionnement de la batterie

L’appareil capable de convertir directement l’énergie chimique, l’énergie lumineuse, l’énergie thermique, etc. en énergie électrique s’appelle une batterie. Cela inclut les batteries chimiques, les batteries nucléaires, etc., et ce que nous appelons habituellement les batteries fait généralement référence aux batteries chimiques.

Les batteries chimiques pratiques sont divisées en batteries primaires et accumulateurs. Les piles avec lesquelles nous entrons en contact dans notre vie quotidienne sont principalement des accumulateurs. La batterie doit être chargée avant utilisation, puis elle peut être déchargée. Lors de la charge, l’énergie électrique est convertie en énergie chimique ; lors de la décharge, l’énergie chimique est convertie en énergie électrique.

Lorsque la batterie est déchargée, le courant est transféré de l’électrode positive à l’électrode négative via un circuit externe. Dans l’électrolyte, les ions positifs et les ions négatifs sont respectivement transmis aux électrodes, et le courant est transmis de l’électrode négative à l’électrode positive. Lorsque la batterie est déchargée, les deux électrodes subissent une réaction chimique et le circuit est déconnecté ou une réaction chimique se produit. Lorsque le matériau est épuisé, la décharge s’arrête.

Selon les matériaux utilisés à l’intérieur de la batterie, la batterie peut être rechargeable ou non rechargeable. Certaines réactions chimiques sont réversibles et d’autres sont irréversibles.

La capacité et la vitesse de la batterie dépendent de son matériau.

2 L’histoire des batteries de téléphones portables

Les batteries de téléphones portables peuvent être divisées en trois étapes : Batterie Ni-Cd → Batterie Ni-MH →

D’après les noms de ces trois étapes, on voit que les principaux éléments chimiques utilisés dans les batteries évoluent, et qu’il y a plus d’innovations technologiques dans les batteries. On peut même dire que sans les batteries au lithium, il n’y aurait pas de vie mobile intelligente aujourd’hui.

Lorsque les téléphones portables sont apparus pour la première fois dans les années 1980, ils étaient également appelés « téléphones mobiles ». D’après le nom, on peut voir qu’il est énorme. La principale raison pour laquelle il est grand est à cause de sa grosse batterie.

Dans les années 1990 sont apparues les batteries Ni-MH, plus petites et plus respectueuses de l’environnement. Le produit vedette de Motorola, StarTAC, utilise des batteries à hydrure métallique de nickel, qui sont suffisamment petites pour subvertir la perception des gens. Le StarTAC328, sorti en 1996, était le premier téléphone à clapet au monde, pesant seulement 87 grammes.

Au début des années 1990, les batteries au lithium font également leur apparition. En 1992, Sony a introduit sa propre batterie au lithium dans ses produits, mais en raison de son prix élevé et du manque d’excellente puissance, elle ne pouvait être utilisée que dans ses propres produits. Par la suite, avec l’innovation technologique des matériaux de batterie au lithium et les progrès de la technologie de fabrication, sa capacité et son coût ont été améliorés et ont progressivement gagné la faveur de plus de fabricants. L’ère des batteries au lithium est officiellement arrivée.

La batterie au lithium et le prix Nobel

Bien que le remplacement des téléphones portables se développe rapidement, le développement des batteries de téléphones portables est relativement lent. Selon les données de l’enquête, la capacité des batteries n’augmente que de 10 % tous les 10 ans. Il est presque impossible d’augmenter considérablement la capacité des batteries de téléphones portables en peu de temps, de sorte que le domaine des batteries de téléphones portables a également des possibilités et des potentiels illimités.

Le prix Nobel de chimie 2019 a été décerné au professeur John Goodenough, Stanley Whittingham et au Dr Akira Yoshino pour leurs travaux dans le domaine des batteries au lithium. En fait, chaque année avant de gagner, certaines personnes prédisent si les batteries au lithium gagneront. Les progrès des batteries au lithium ont un grand impact et une grande contribution à la société, et leurs récompenses sont bien méritées.

Le premier choc pétrolier de la guerre du Moyen-Orient dans les années 1970 a conduit les gens à prendre conscience de l’importance de se débarrasser de la dépendance au pétrole. L’introduction de nouvelles sources d’énergie peut remplacer le pétrole. Des pays enthousiastes ont également créé de nouveaux sommets dans la recherche et le développement de batteries. Avec l’impact de la crise pétrolière, il espère apporter des contributions dans le domaine des énergies alternatives.

As an ancient element produced in the first few minutes of the Big Bang, lithium was first discovered by Swedish chemists in the form of lithium ions in the early 19th century. It is extremely reactive. Its weakness lies in reactivity, but it is also Its strengths.

Lorsque du lithium pur est utilisé comme anode pour charger une batterie, des dendrites de lithium se forment, ce qui peut provoquer un court-circuit dans la batterie, provoquer un incendie voire une explosion, mais les chercheurs n’ont jamais abandonné les batteries au lithium.

Trois lauréats du prix Nobel : Stanley Whittingham a été la première batterie au lithium entièrement fonctionnelle qui a fonctionné à température ambiante au début des années 1970, en utilisant le puissant moteur du lithium pour libérer des électrons externes ;

La batterie de Whittingham peut générer un peu plus de deux volts. En 1980, Goodenough a découvert que l’utilisation de cobalt lithium dans la cathode peut doubler la tension. Il a doublé le potentiel de la batterie et le matériau cathodique à haute densité d’énergie est très léger, mais il peut fabriquer une batterie plus solide. Il a créé de meilleures conditions pour le développement de batteries plus utiles ;

En 1985, Akase Yoshino a développé le premier robot commercial. Il a choisi l’acide lithium cobalt utilisé par Goodeneuf comme cathode et a réussi à remplacer l’alliage de lithium par du carbone comme électrode négative de la batterie. Il a développé une batterie au lithium avec un fonctionnement stable, un poids léger, une grande capacité, un remplacement sûr et un risque considérablement réduit de combustion spontanée.

C’est leur recherche qui a poussé les batteries au lithium vers d’innombrables produits électroniques, nous permettant de profiter de la vie mobile moderne. Les batteries au lithium ont créé des conditions propices à une nouvelle société sans fil et sans combustibles fossiles, et ont grandement profité à l’humanité.

La technologie ne s’arrête jamais

À cette époque, il fallait 10 heures pour se charger et 35 minutes pour parler, mais maintenant, nos téléphones portables sont en constante itération. Nous ne serons pas soumis au problème de charge pendant longtemps comme nous l’avons fait par le passé, mais la technologie ne s’est jamais arrêtée. Nous explorons toujours la voie de la grande capacité, de la petite taille et de la longue durée de vie de la batterie.

Jusqu’à présent, le problème des dendrites des batteries au lithium hante toujours les chercheurs comme un fantôme. Face à ce risque sécuritaire majeur, les scientifiques du monde entier continuent de travailler dur. Goodenough, 90 ans, lauréat du prix Nobel, s’est résolument consacré à la recherche et au développement de batteries à semi-conducteurs.

Ami, que penses-tu de la nouvelle énergie ? Quelles sont vos perspectives pour l’avenir du domaine des batteries ? Quelles sont vos attentes pour les futurs téléphones portables ?

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