De nieuwe energiesector is de laatste tijd booming. Vandaag zullen we het hebben over de ontwikkeling en werkingsprincipes van batterijen en batterijen voor mobiele telefoons.

1. Het werkingsprincipe van de batterij:

Het apparaat dat chemische energie, lichtenergie, warmte-energie, enz. direct kan omzetten in elektrische energie, wordt een batterij genoemd. Het omvat chemische batterijen, nucleaire batterijen, enz., en wat we gewoonlijk batterijen noemen, verwijst in het algemeen naar chemische batterijen.

Praktische chemische batterijen zijn onderverdeeld in primaire batterijen en accu’s. De batterijen waar we in ons dagelijks leven mee in aanraking komen zijn voornamelijk accu’s. De batterij moet voor gebruik worden opgeladen en kan daarna worden ontladen. Bij het opladen wordt de elektrische energie omgezet in chemische energie; bij het ontladen wordt de chemische energie omgezet in elektrische energie.

Wanneer de batterij leeg is, wordt de stroom via een extern circuit van de positieve elektrode naar de negatieve elektrode overgedragen. In de elektrolyt worden de positieve ionen en negatieve ionen respectievelijk overgedragen naar de elektroden en wordt de stroom overgedragen van de negatieve elektrode naar de positieve elektrode. Wanneer de batterij wordt ontladen, ondergaan de twee elektroden een chemische reactie en wordt het circuit losgekoppeld of treedt er een chemische reactie op. Wanneer het materiaal is uitgeput, stopt de ontlading.

Afhankelijk van de materialen die in de batterij worden gebruikt, kan de batterij oplaadbaar of niet-oplaadbaar zijn. Sommige chemische reacties zijn omkeerbaar en sommige zijn onomkeerbaar.

De capaciteit en snelheid van de batterij is afhankelijk van het materiaal.

2 De geschiedenis van batterijen voor mobiele telefoons

Batterijen voor mobiele telefoons kunnen in principe in drie fasen worden verdeeld: Ni-Cd-batterij → Ni-MH-batterij →

Aan de namen van deze drie fasen kunnen we zien dat de belangrijkste chemische elementen die in batterijen worden gebruikt, veranderen en dat er meer technologische innovaties in batterijen zijn. We kunnen zelfs stellen dat zonder lithiumbatterijen er vandaag geen mobiel slim leven zou zijn.

Toen mobiele telefoons in de jaren tachtig voor het eerst verschenen, werden ze ook wel ‘mobiele telefoons’ genoemd. Aan de naam kunnen we zien dat het enorm is. De belangrijkste reden waarom het zo groot is, is vanwege de grote batterij.

In de jaren negentig verschenen Ni-MH-batterijen, die kleiner en milieuvriendelijker zijn. Motorola’s sterproduct StarTAC maakt gebruik van nikkel-metaalhydridebatterijen, die klein genoeg zijn om de perceptie van mensen te ondermijnen. De StarTAC1990, uitgebracht in 328, was ‘s werelds eerste klaptelefoon, met een gewicht van slechts 1996 gram.

Begin jaren negentig verschenen ook lithiumbatterijen. In 1990 introduceerde Sony zijn eigen lithiumbatterij in zijn producten, maar vanwege de hoge prijs en het gebrek aan uitstekend vermogen kon deze alleen in zijn eigen producten worden gebruikt. Vervolgens, met de technologische innovatie van lithiumbatterijmaterialen en de vooruitgang van de productietechnologie, zijn de capaciteit en kosten ervan verbeterd en hebben ze geleidelijk de gunst van meer fabrikanten gewonnen. Het tijdperk van lithiumbatterijen is officieel aangebroken.

Lithiumbatterij en de Nobelprijs

Hoewel de vervanging van mobiele telefoons zich snel ontwikkelt, verloopt de ontwikkeling van batterijen voor mobiele telefoons relatief traag. Volgens onderzoeksgegevens neemt de capaciteit van batterijen elke 10 jaar met slechts 10% toe. Het is bijna onmogelijk om de capaciteit van batterijen voor mobiele telefoons in korte tijd aanzienlijk te vergroten, dus ook het gebied van batterijen voor mobiele telefoons heeft onbeperkte mogelijkheden en potenties.

De Nobelprijs voor de Scheikunde 2019 werd toegekend aan Professor John Goodenough, Stanley Whittingham en Dr. Akira Yoshino voor hun werk op het gebied van lithiumbatterijen. In feite voorspellen sommige mensen elk jaar voordat ze winnen of lithiumbatterijen zullen winnen. De vooruitgang van lithiumbatterijen heeft een grote impact en bijdrage aan de samenleving, en hun onderscheidingen zijn welverdiend.

De eerste oliecrisis van de oorlog in het Midden-Oosten in de jaren zeventig deed mensen beseffen hoe belangrijk het is om van de afhankelijkheid van olie af te komen. Het invoeren van nieuwe energiebronnen kan olie vervangen. Ook enthousiaste landen hebben nieuwe hoogten bereikt in het onderzoek en de ontwikkeling van batterijen. Met de impact van de oliecrisis hoopt hij een bijdrage te kunnen leveren op het gebied van alternatieve energie.

Als een oud element dat in de eerste paar minuten van de oerknal werd geproduceerd, werd lithium voor het eerst ontdekt door Zweedse chemici in de vorm van lithiumionen in het begin van de 19e eeuw. Het is extreem reactief. Zijn zwakte ligt in de reactiviteit, maar het zijn ook zijn sterke punten.

Wanneer puur lithium wordt gebruikt als anode om een ​​batterij op te laden, worden lithiumdendrieten gevormd, die kortsluiting in de batterij kunnen veroorzaken, brand of zelfs een explosie kunnen veroorzaken, maar lithiumbatterijen hebben onderzoekers nooit opgegeven.

Drie Nobelprijswinnaars: Stanley Whittingham was de eerste volledig functionele lithiumbatterij die in het begin van de jaren zeventig bij kamertemperatuur werkte en de krachtige aandrijving van lithium gebruikte om externe elektronen vrij te geven;

Whittinghams batterij kan iets meer dan twee volt genereren. In 1980 ontdekte Goodenough dat het gebruik van kobaltlithium in de kathode de spanning kan verdubbelen. Hij verdubbelde het potentieel van de batterij en het kathodemateriaal met hoge energiedichtheid is erg licht, maar het kan een sterkere batterij maken. Hij schiep betere voorwaarden voor de ontwikkeling van meer bruikbare batterijen;

In 1985 ontwikkelde Akase Yoshino de eerste commerciële robot. Hij koos het lithium-kobaltzuur dat door Goodeneuf als kathode werd gebruikt en verving met succes de lithiumlegering door koolstof als de negatieve elektrode van de batterij. Hij ontwikkelde een lithiumbatterij met stabiele werking, laag gewicht, grote capaciteit, veilige vervanging en sterk verminderd risico op zelfontbranding.

Het is hun onderzoek dat lithiumbatterijen naar talloze elektronische producten heeft geduwd, waardoor we kunnen genieten van het moderne mobiele leven. Lithiumbatterijen hebben geschikte omstandigheden gecreëerd voor een draadloze, nieuwe samenleving zonder fossiele brandstoffen, en hebben de mensheid enorm geprofiteerd.

Technologie stopt nooit

In die tijd kostte het 10 uur om op te laden en 35 minuten om te praten, maar nu zijn onze mobiele telefoons constant aan het herhalen. We zullen niet lang last hebben van het oplaadprobleem zoals we dat in het verleden deden, maar de technologie is nooit gestopt. We verkennen nog steeds de weg van grote capaciteit, kleine afmetingen en een lange batterijduur.

Tot nu toe achtervolgt het dendrietprobleem van lithiumbatterijen onderzoekers nog steeds als een geest. Geconfronteerd met dit grote veiligheidsrisico werken wetenschappers over de hele wereld nog steeds hard. Goodenough, de 90-jarige Nobelprijswinnaar, heeft zich resoluut toegelegd op het onderzoek en de ontwikkeling van solid-state batterijen.

Vriend, wat vind je van nieuwe energie? Wat zijn uw vooruitzichten voor de toekomst van het batterijveld? Wat zijn uw verwachtingen voor toekomstige mobiele telefoons?

Welkom bij het achterlaten van een bericht om te bespreken, let alsjeblieft op de wetenschap van het zwarte gat en breng je meer interessante wetenschap.