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. Ang prinsipyo ng pagtatrabaho ng baterya

Ang aparato na maaaring direktang mag-convert ng chemical energy, light energy, heat energy, atbp. sa electrical energy ay tinatawag na baterya. Kabilang dito ang mga kemikal na baterya, nuclear na baterya, atbp., at ang karaniwang tinatawag nating mga baterya ay karaniwang tumutukoy sa mga kemikal na baterya.

Ang mga praktikal na kemikal na baterya ay nahahati sa mga pangunahing baterya at nagtitipon. Ang mga baterya na nakakasalamuha natin sa ating pang-araw-araw na buhay ay pangunahing mga nagtitipon. Kailangang i-charge ang baterya bago gamitin, at pagkatapos ay maaari itong ma-discharge. Kapag nagcha-charge, ang elektrikal na enerhiya ay na-convert sa kemikal na enerhiya; kapag naglalabas, ang kemikal na enerhiya ay na-convert sa elektrikal na enerhiya.

Kapag na-discharge na ang baterya, inililipat ang kasalukuyang mula sa positibong elektrod patungo sa negatibong elektrod sa pamamagitan ng panlabas na circuit. Sa electrolyte, ang mga positibong ion at negatibong mga ion ay ayon sa pagkakabanggit ay ipinadala sa mga electrodes, at ang kasalukuyang ay ipinadala mula sa negatibong elektrod patungo sa positibong elektrod. Kapag ang baterya ay na-discharge, ang dalawang electrodes ay sumasailalim sa isang kemikal na reaksyon, at ang circuit ay hindi nakakonekta o isang kemikal na reaksyon ay nangyayari. Kapag naubos na ang materyal, titigil ang paglabas.

Depende sa mga materyales na ginamit sa loob ng baterya, ang baterya ay maaaring rechargeable o hindi rechargeable. Ang ilang mga reaksiyong kemikal ay nababaligtad, at ang ilan ay hindi na mababawi.

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

2 The history of cell phone batteries

Mobile phone batteries can basically be divided into three stages: Ni-Cd battery → Ni-MH battery →

From the names of these three stages, we can see that the main chemical elements used in batteries are changing, and there are more technological innovations in batteries. We can even say that without lithium batteries, there would be no mobile smart life today.

Noong unang lumitaw ang mga mobile phone noong 1980s, tinawag din itong “mga mobile phone.” Sa pangalan, makikita natin na napakalaki nito. Ang pangunahing dahilan kung bakit ito ay malaki ay dahil sa kanyang malaking baterya.

Noong 1990s, lumitaw ang mga baterya ng Ni-MH, na mas maliit at mas friendly sa kapaligiran. Gumagamit ang star product ng Motorola na StarTAC ng mga nickel metal hydride na baterya, na sapat na maliit upang sirain ang pang-unawa ng mga tao. Ang StarTAC328, na inilabas noong 1996, ay ang unang flip phone sa mundo, na tumitimbang lamang ng 87 gramo.

Noong unang bahagi ng 1990s, lumitaw din ang mga baterya ng lithium. Noong 1992, ipinakilala ng Sony ang sarili nitong baterya ng lithium sa mga produkto nito, ngunit dahil sa mataas na presyo at kakulangan ng mahusay na kapangyarihan, maaari lamang itong magamit sa sarili nitong mga produkto. Kasunod nito, sa teknolohikal na pagbabago ng mga materyales ng baterya ng lithium at ang pag-unlad ng teknolohiya sa pagmamanupaktura, ang kapasidad at gastos nito ay napabuti, at unti-unting nanalo ng pabor ng mas maraming mga tagagawa. Ang panahon ng mga baterya ng lithium ay opisyal na dumating.

Lithium battery at ang Nobel Prize

Although the replacement of mobile phones is developing rapidly, the development of mobile phone batteries is relatively slow. According to survey data, the capacity of batteries only increases by 10% every 10 years. It is almost impossible to significantly increase the capacity of mobile phone batteries in a short period of time, so the field of mobile phone batteries also has unlimited possibilities and potentials.

Ang 2019 Nobel Prize sa Chemistry ay iginawad kina Propesor John Goodenough, Stanley Whittingham at Dr. Akira Yoshino para sa kanilang trabaho sa larangan ng lithium batteries. Sa katunayan, bawat taon bago sila manalo, hinuhulaan ng ilang tao kung mananalo ang mga baterya ng lithium. Ang pag-unlad ng mga baterya ng lithium ay may malaking epekto at kontribusyon sa lipunan, at ang kanilang mga parangal ay karapat-dapat.

Ang unang krisis sa langis ng digmaan sa Gitnang Silangan noong 1970s ay humantong sa mga tao na mapagtanto ang kahalagahan ng pag-alis ng pag-asa sa langis. Ang pagpasok ng mga bagong mapagkukunan ng enerhiya ay maaaring palitan ang langis. Gayundin ang mga masigasig na bansa ay lumikha ng mga bagong taas sa pananaliksik at pagpapaunlad ng mga baterya. Sa epekto ng krisis sa langis, umaasa siyang makapag-ambag sa larangan ng alternatibong enerhiya.

Bilang isang sinaunang elemento na ginawa sa unang ilang minuto ng Big Bang, ang lithium ay unang natuklasan ng mga Swedish chemist sa anyo ng mga lithium ions noong unang bahagi ng ika-19 na siglo. Ito ay lubos na reaktibo. Ang kahinaan nito ay nasa reaktibiti, ngunit ito rin ang mga kalakasan nito.

Kapag ang purong lithium ay ginagamit bilang isang anode upang singilin ang isang baterya, ang mga lithium dendrite ay nabuo, na maaaring maging sanhi ng isang maikling circuit sa baterya, maging sanhi ng sunog o kahit isang pagsabog, ngunit ang mga mananaliksik ay hindi kailanman sumuko sa mga baterya ng lithium.

Tatlong nanalo ng Nobel Prize: Si Stanley Whittingham ang unang fully functional na baterya ng lithium na gumana sa temperatura ng silid noong unang bahagi ng 1970s, gamit ang malakas na drive ng lithium upang maglabas ng mga panlabas na electron;

Ang baterya ni Whittingham ay maaaring makabuo ng higit sa dalawang volts. Noong 1980, natuklasan ni Goodenough na ang paggamit ng cobalt lithium sa cathode ay maaaring doble ang boltahe. Dinoble niya ang potensyal ng baterya, at ang high-energy-density na cathode na materyal ay napakagaan, ngunit maaari itong gumawa ng mas malakas na baterya. Lumikha siya ng mas mahusay na mga kondisyon para sa pagbuo ng mas kapaki-pakinabang na mga baterya;

Noong 1985, binuo ni Akase Yoshino ang unang komersyal na robot. Pinili niya ang lithium cobalt acid na ginamit ni Goodeneuf bilang cathode at matagumpay na pinalitan ang lithium alloy ng carbon bilang negatibong elektrod ng baterya. Gumawa siya ng lithium battery na may matatag na operasyon, magaan ang timbang, malaking kapasidad, ligtas na palitan, at lubos na nabawasan ang panganib ng kusang pagkasunog.

Ang kanilang pananaliksik ang nagtulak sa mga baterya ng lithium sa hindi mabilang na mga produktong elektroniko, na nagbibigay-daan sa amin upang tamasahin ang modernong buhay sa mobile. Ang mga bateryang lithium ay lumikha ng mga angkop na kondisyon para sa isang wireless, walang fossil-fuel na bagong lipunan, at lubos na nakinabang ang sangkatauhan.

Hindi tumitigil ang teknolohiya

Noong mga araw na iyon, tumagal ng 10 oras upang mag-charge at 35 minuto upang makipag-usap, ngunit ngayon, ang aming mga mobile phone ay patuloy na umuulit. Hindi tayo sasailalim sa problema sa pagsingil sa mahabang panahon tulad ng ginawa natin sa nakaraan, ngunit hindi tumigil ang teknolohiya. Sinusuri pa rin namin ang kalsada na may malaking kapasidad, maliit na sukat, at mahabang buhay ng baterya.

Sa ngayon, ang problema sa dendrite ng mga baterya ng lithium ay nagmumulto pa rin sa mga mananaliksik tulad ng isang multo. Nahaharap sa malaking panganib sa seguridad na ito, ang mga siyentipiko sa buong mundo ay nagsusumikap pa rin. Si Goodenough, ang 90-taong-gulang na nagwagi ng Nobel Prize, ay determinadong itinalaga ang kanyang sarili sa pagsasaliksik at pagpapaunlad ng mga solid-state na baterya.

Friend, what do you think of new energy? What is your outlook for the future of the battery field? What are your expectations for future mobile phones?

Maligayang pagdating sa pag-iwan ng mensahe upang talakayin, mangyaring bigyang-pansin ang black hole science, at maghatid sa iyo ng mas kawili-wiling agham.