The new energy sector has been booming recently. Today we will talk about the development and working principles of batteries and mobile phone batteries.

1. The working principle of the battery

화학 에너지, 빛 에너지, 열 에너지 등을 전기 에너지로 직접 변환할 수 있는 장치를 배터리라고 합니다. 화학전지, 핵전지 등이 포함되며 우리가 일반적으로 전지라고 부르는 것은 일반적으로 화학전지를 말합니다.

실용화학전지는 XNUMX차전지와 축전지로 나뉜다. 우리가 일상 생활에서 접하는 배터리는 주로 축전지입니다. 배터리는 사용하기 전에 충전해야 하고 방전될 수 있습니다. 충전할 때 전기 에너지는 화학 에너지로 변환됩니다. 방전할 때 화학 에너지는 전기 에너지로 변환됩니다.

When the battery is discharged, the current is transferred from the positive electrode to the negative electrode through an external circuit. In the electrolyte, the positive ions and negative ions are respectively transmitted to the electrodes, and the current is transmitted from the negative electrode to the positive electrode. When the battery is discharged, the two electrodes undergo a chemical reaction, and the circuit is disconnected or a chemical reaction occurs. When the material is exhausted, the discharge will stop.

배터리 내부에 사용된 재료에 따라 배터리는 충전식 또는 비충전식일 수 있습니다. 일부 화학 반응은 가역적이며 일부는 비가역적입니다.

The capacity and speed of the battery depend on its material.

2 휴대폰 배터리의 역사

휴대폰 배터리는 기본적으로 Ni-Cd 배터리 → Ni-MH 배터리 → XNUMX단계로 나눌 수 있습니다.

이 세 단계의 이름에서 우리는 배터리에 사용되는 주요 화학 원소가 변화하고 있으며 배터리에 더 많은 기술 혁신이 있음을 알 수 있습니다. 리튬 배터리가 없으면 오늘날의 모바일 스마트 라이프도 없다고 말할 수 있습니다.

1980년대에 휴대전화가 처음 등장했을 때는 ‘휴대폰’이라고도 불렸습니다. 이름에서 우리는 그것이 거대하다는 것을 알 수 있습니다. 크기가 큰 가장 큰 이유는 배터리가 크기 때문입니다.

1990년대에는 더 작고 환경 친화적인 Ni-MH 배터리가 등장했습니다. 모토로라의 스타 제품인 StarTAC은 사람들의 인식을 뒤집을 만큼 충분히 작은 니켈 금속 수소화물 배터리를 사용합니다. 328년에 출시된 StarTAC1996은 무게가 87g에 불과한 세계 최초의 플립폰이었습니다.

1990년대 초반에는 리튬 배터리도 등장했습니다. 1992년 Sony는 자사 제품에 자체 리튬 배터리를 도입했지만 높은 가격과 우수한 전력 부족으로 인해 자사 제품에만 사용할 수 있었습니다. 그 후 리튬 배터리 재료의 기술 혁신과 제조 기술의 진보로 용량과 비용이 향상되었으며 점차 더 많은 제조업체의 호의를 얻었습니다. 리튬 배터리 시대가 공식적으로 도래했습니다.

Lithium battery and the Nobel Prize

휴대폰의 대체가 빠르게 발전하고 있지만 휴대폰 배터리의 발전은 상대적으로 더디다. 조사 데이터에 따르면 배터리 용량은 10년마다 10%씩만 증가합니다. 휴대폰 배터리의 용량을 단기간에 크게 늘리는 것은 거의 불가능하므로 휴대폰 배터리 분야도 무한한 가능성과 잠재력을 가지고 있습니다.

2019년 노벨 화학상은 리튬 배터리 분야의 공로로 John Goodenough 교수, Stanley Whitingham 및 Akira Yoshino 박사에게 수여되었습니다. 실제로 매년 우승하기 전에 리튬 배터리가 우승할지 예측하는 사람들이 있습니다. 리튬 배터리의 발전은 사회에 지대한 영향과 공헌을 하며 그 상을 받을 자격이 있습니다.

1970년대 중동전쟁의 XNUMX차 석유파동은 사람들로 하여금 석유 의존에서 벗어나는 것의 중요성을 깨닫게 하였다. 새로운 에너지원을 입력하면 석유를 대체할 수 있습니다. 또한 열정적인 국가들은 배터리 연구 및 개발 분야에서 새로운 차원을 창출했습니다. 석유 위기의 영향으로 그는 대체 에너지 분야에 기여하기를 희망합니다.

빅뱅 초기 몇 분 동안 생성된 고대 원소인 리튬은 19세기 초 스웨덴 화학자들에 의해 리튬 이온 형태로 처음 발견되었습니다. 그것은 매우 반응성입니다. 약점은 반응성에 있지만 강점이기도 합니다.

순수 리튬을 양극으로 사용하여 배터리를 충전하면 리튬 덴드라이트가 형성되어 배터리 단락, 화재 또는 폭발의 원인이 될 수 있지만 연구자들은 리튬 배터리를 포기한 적이 없습니다.

1970명의 노벨상 수상자: Stanley Whittingham은 XNUMX년대 초에 외부 전자를 방출하기 위해 리튬의 강력한 구동을 사용하여 실온에서 작동한 최초의 완전한 기능 리튬 배터리였습니다.

Whittingham의 배터리는 1980볼트를 약간 넘을 수 있습니다. XNUMX년 Goodenough는 음극에 리튬 코발트를 사용하면 전압이 두 배로 증가할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 그는 배터리의 잠재력을 두 배로 늘렸고, 고에너지 밀도 양극재는 매우 가볍지만 더 강한 배터리를 만들 수 있다. 그는 더 유용한 배터리를 개발할 수 있는 더 나은 조건을 만들었습니다.

1985년 Akase Yoshino는 최초의 상업용 로봇을 개발했습니다. 그는 Goodeneuf가 사용하는 리튬 코발트산을 음극으로 선택하고 배터리의 음극으로 리튬 합금을 탄소로 성공적으로 대체했습니다. 그는 안정적인 작동, 가벼운 무게, 대용량, 안전한 교체 및 자연 발화 위험이 크게 감소한 리튬 배터리를 개발했습니다.

그들의 연구는 리튬 배터리를 수많은 전자 제품에 밀어 넣어 현대적인 모바일 라이프를 즐길 수 있게 해주었습니다. 리튬 배터리는 무선, 화석 연료가 없는 새로운 사회에 적합한 환경을 조성했으며 인류에게 큰 혜택을 주었습니다.

Technology never stops

당시에는 충전에 10시간, 통화에 35분이 걸렸지만 지금 우리의 휴대폰은 끊임없이 반복되고 있습니다. 우리는 과거처럼 오랫동안 충전 문제를 겪지 않을 것이지만 기술은 결코 멈추지 않습니다. 우리는 여전히 대용량, 소형, 긴 배터리 수명의 길을 모색하고 있습니다.

지금까지 리튬 배터리의 덴드라이트 문제는 여전히 연구원들을 유령처럼 괴롭히고 있습니다. 이 중대한 보안 위험에 직면하여 전 세계의 과학자들은 여전히 ​​열심히 일하고 있습니다. 90세의 노벨상 수상자인 굿이너프(Goodenough)는 전고체 배터리의 연구 개발에 과감하게 헌신해 왔습니다.

친구야, 새로운 에너지에 대해 어떻게 생각해? 배터리 분야의 향후 전망은 어떻습니까? 미래의 휴대전화에 대해 어떻게 예상하십니까?

토론할 메시지를 남기는 것을 환영합니다. 블랙홀 과학에 관심을 갖고 더 흥미로운 과학을 가져오십시오.