Sektor energi baru telah booming baru-baru ini. Hari ini kita akan berbicara tentang pengembangan dan prinsip kerja baterai dan baterai ponsel.

1. Prinsip kerja baterai

Alat yang secara langsung dapat mengubah energi kimia, energi cahaya, energi panas, dll menjadi energi listrik disebut baterai. Ini termasuk baterai kimia, baterai nuklir, dll, dan apa yang biasanya kita sebut baterai umumnya mengacu pada baterai kimia.

Baterai kimia praktis dibagi menjadi baterai primer dan akumulator. Baterai yang kita temui dalam kehidupan sehari-hari sebagian besar adalah akumulator. Baterai perlu diisi sebelum digunakan, dan kemudian dapat dikosongkan. Saat pengisian, energi listrik diubah menjadi energi kimia; saat pemakaian, energi kimia diubah menjadi energi listrik.

Ketika baterai habis, arus ditransfer dari elektroda positif ke elektroda negatif melalui sirkuit eksternal. Dalam elektrolit, ion positif dan ion negatif masing-masing ditransmisikan ke elektroda, dan arus ditransmisikan dari elektroda negatif ke elektroda positif. Ketika baterai habis, kedua elektroda mengalami reaksi kimia, dan sirkuit terputus atau reaksi kimia terjadi. Ketika bahan habis, debit akan berhenti.

Tergantung pada bahan yang digunakan di dalam baterai, baterai dapat diisi ulang atau tidak dapat diisi ulang. Beberapa reaksi kimia dapat dibalik, dan beberapa tidak dapat diubah.

Kapasitas dan kecepatan baterai tergantung pada bahannya.

2 Sejarah baterai ponsel

Baterai ponsel pada dasarnya dapat dibagi menjadi tiga tahap: Baterai Ni-Cd → Baterai Ni-MH →

Dari nama ketiga tahapan tersebut, kita dapat melihat bahwa unsur kimia utama yang digunakan pada baterai mengalami perubahan, dan semakin banyak inovasi teknologi pada baterai. Kita bahkan dapat mengatakan bahwa tanpa baterai lithium, tidak akan ada kehidupan cerdas seluler saat ini.

Ketika ponsel pertama kali muncul pada 1980-an, mereka juga disebut “ponsel.” Dari namanya, kita bisa melihat bahwa itu sangat besar. Alasan utama mengapa itu besar adalah karena baterainya yang besar.

Pada 1990-an, baterai Ni-MH muncul, yang lebih kecil dan lebih ramah lingkungan. Produk unggulan Motorola StarTAC menggunakan baterai nikel metal hidrida, yang cukup kecil untuk menumbangkan persepsi orang. StarTAC328, dirilis pada tahun 1996, adalah ponsel flip pertama di dunia, dengan berat hanya 87 gram.

Pada awal 1990-an, baterai lithium juga muncul. Pada tahun 1992, Sony memperkenalkan baterai lithiumnya sendiri ke dalam produknya, tetapi karena harganya yang mahal dan kurangnya daya yang luar biasa, baterai ini hanya dapat digunakan pada produknya sendiri. Selanjutnya, dengan inovasi teknologi bahan baterai lithium dan kemajuan teknologi manufaktur, kapasitas dan biayanya telah ditingkatkan, dan secara bertahap memenangkan lebih banyak produsen. Era baterai lithium telah resmi tiba.

Baterai lithium dan Hadiah Nobel

Meskipun penggantian ponsel berkembang pesat, perkembangan baterai ponsel relatif lambat. Menurut data survei, kapasitas baterai hanya meningkat 10% setiap 10 tahun. Hampir tidak mungkin untuk meningkatkan kapasitas baterai ponsel secara signifikan dalam waktu singkat, sehingga bidang baterai ponsel juga memiliki kemungkinan dan potensi yang tidak terbatas.

Hadiah Nobel Kimia 2019 diberikan kepada Profesor John Goodenough, Stanley Whittingham, dan Dr. Akira Yoshino atas kiprah mereka di bidang baterai lithium. Bahkan, setiap tahun sebelum mereka menang, beberapa orang memprediksi apakah baterai lithium akan menang. Kemajuan baterai lithium memiliki dampak dan kontribusi yang besar bagi masyarakat, dan penghargaan mereka memang layak diterima.

Krisis minyak pertama perang Timur Tengah pada 1970-an membuat masyarakat menyadari pentingnya menghilangkan ketergantungan pada minyak. Memasuki sumber energi baru dapat menggantikan minyak. Juga negara-negara yang antusias telah menciptakan ketinggian baru dalam penelitian dan pengembangan baterai. Dengan adanya dampak krisis minyak ini, ia berharap dapat memberikan kontribusi di bidang energi alternatif.

Sebagai unsur kuno yang diproduksi dalam beberapa menit pertama Big Bang, litium pertama kali ditemukan oleh ahli kimia Swedia dalam bentuk ion litium pada awal abad ke-19. Ini sangat reaktif. Kelemahannya terletak pada reaktivitas, tetapi juga kekuatannya.

Ketika lithium murni digunakan sebagai anoda untuk mengisi baterai, dendrit lithium terbentuk, yang dapat menyebabkan korsleting pada baterai, menyebabkan kebakaran atau bahkan ledakan, tetapi para peneliti tidak pernah menyerah pada baterai lithium.

Tiga pemenang Hadiah Nobel: Stanley Whittingham adalah baterai lithium pertama yang berfungsi penuh yang bekerja pada suhu kamar pada awal 1970-an, menggunakan penggerak lithium yang kuat untuk melepaskan elektron eksternal;

Baterai Whittingham dapat menghasilkan sedikit lebih dari dua volt. Pada tahun 1980, Goodenough menemukan bahwa penggunaan lithium kobalt di katoda dapat melipatgandakan tegangan. Dia menggandakan potensi baterai, dan bahan katoda kepadatan energi tinggi sangat ringan, tetapi dapat membuat baterai lebih kuat. Dia menciptakan kondisi yang lebih baik untuk pengembangan baterai yang lebih berguna;

Pada tahun 1985, Akase Yoshino mengembangkan robot komersial pertama. Dia memilih asam kobalt lithium yang digunakan oleh Goodeneuf sebagai katoda dan berhasil menggantikan paduan lithium dengan karbon sebagai elektroda negatif baterai. Dia mengembangkan baterai lithium dengan operasi yang stabil, ringan, kapasitas besar, penggantian yang aman, dan sangat mengurangi risiko pembakaran spontan.

Ini adalah penelitian mereka yang telah mendorong baterai lithium ke produk elektronik yang tak terhitung jumlahnya, memungkinkan kita untuk menikmati kehidupan mobile modern. Baterai lithium telah menciptakan kondisi yang sesuai untuk masyarakat baru yang nirkabel dan bebas bahan bakar fosil, dan sangat bermanfaat bagi umat manusia.

Teknologi tidak pernah berhenti

Pada masa itu, butuh 10 jam untuk mengisi daya dan 35 menit untuk berbicara, tetapi sekarang, ponsel kami terus berputar. Kami tidak akan mengalami masalah pengisian daya untuk waktu yang lama seperti yang kami lakukan di masa lalu, tetapi teknologinya tidak pernah berhenti. Kami masih menjajaki kapasitas besar, ukuran kecil, dan masa pakai baterai yang lama.

Sejauh ini, masalah dendrit baterai lithium masih menghantui para peneliti seperti hantu. Menghadapi risiko keamanan besar ini, para ilmuwan di seluruh dunia masih bekerja keras. Goodenough, pemenang Hadiah Nobel berusia 90 tahun, dengan tegas mengabdikan dirinya untuk penelitian dan pengembangan baterai solid-state.

Sobat, apa pendapatmu tentang energi baru? Apa pandangan Anda tentang masa depan bidang baterai? Apa harapan Anda untuk ponsel masa depan?

Selamat datang untuk meninggalkan pesan untuk didiskusikan, harap perhatikan ilmu lubang hitam, dan bawakan Anda ilmu yang lebih menarik.