第267章 刘老师讲课 (第2/2页)

在手机诞生之际，手机里装载的是镍镉电池，之后被镍氢电池所取代，而现在所有的手机都已经换成了锂离子电池。可以说，伴随着电池的进步，才让手机、笔记本电脑，无人机乃至电动车等等便携式电器的普及成为可能。
　　
　　镍镉电池的电压在1.2V左右，由于它能够实现大电流放电，所以通常用于短时间使用的充电式剃须刀和电动牙刷等。
　　
　　随后出现的镍氢电池的电压也是1.2V，但其容量却是镍镉电池的2倍，所以，镍氢电池的出现对当时电器设备的小型化，作出了并不微小的工作。
　　
　　但是，镍镉电池也有很大的缺点，那就是镍镉电池中使用的镉毒性很强，所以现在大都被镍氢电池所替代。
　　
　　镍氢电池，顾名思义，就是氢为负极，镍为正极。在电池的负极，储藏在储氢合金中的氢丢失电子，变为氢离子，而在电池的正极，碱式氧化镍结合氢离子，并获得电子。镍氢电池的分隔装置是一块薄板，它的作用是防止电极处的金属粉末移动。同时，为了使离子移动，在分隔装置上还渗入了作为电解液的氢氧化钾溶液。这样，氢离子在负极和正极之间转移，就能够进行充放电。
　　
　　目前，在售的镍氢电池有许多种品牌，是我们周围最常见的二次电池之一。由于其现售型号与干电池几乎相同，所以，镍氢电池越来越多地替代了碱性干电池与锌锰干电池。
　　
　　接下来我们说锂离子电池。锂离子电池的正极使用了钴酸锂，负极使用了碳。锂离子在层状构造的碳和层状构造的钴酸锂之间转移，以此实现充放电。在放电时，负极中的锂放出电子，变为锂离子，锂离子移动到正极后得到电子被嵌入，这样就产生了电流。充电时则会发生与之相反的反应。
　　
　　锂离子电池比镍氢电池体积小但容量大，因为锂是离子化倾向最大，同时也是质量最轻的金属，所以它被认为是电池高电压化、小型化和轻型化必不可少的负极元素。
　　
　　锂离子电池的电压更是镍氢电池的3倍之高，所以，用几节镍氢电池才能带动起来的移动设备，用锂离子电池或许只需要一节就够用了。现如今，手机、数码相机和笔记本电脑等都实现了小型化和轻型化，可以说它们的实现都归功于锂离子电池的发明。
　　
　　人们并不是一开始就使用锂离子电池的，这中间也经历了一段曲折，最开始人们是直接使用锂当负极，但因为金属锂的活动性很强，只需要一点点量的锂，与水分接触后都会剧烈发热，同时还会产生氢气，引发火灾危险。所以，使用金属锂做负极的一次性电池大约在40多年前便已经上市了，但将其用在二次电池上却被认为是危险且不可行的。
　　
　　如果将金属锂应用于二次电池的负极，那么在充电的过程中，金属锂的负极表面上就会形成细小的呈须状的锂结晶，这种结晶和正极相连就很容易产生短路。如果不解决这个问题，它就会成为电池发热乃至引起火灾的原因。
　　
　　不过，一个电池的命运也要考虑到历史的进程，在上世纪80年代，随着数码相机的便携化和手机的出现，开发出可多次充放电、能量密度高的电池已成为了历史的必然要求。于是，锂离子电池横空出世了。
　　
　　锂离子电池的出现，源于日本旭化成株式会社的吉野彰博士，他首先考虑如何将导电塑料聚乙炔用作电池的负极，而为使聚乙炔做电池的负极，制造出高性能的锂二次电池，就有必要在正极也加入锂，不过怎么加入，吉野彰也没什么好办法。
　　
　　1982年，日本科学家水岛公一发表了关于嵌入锂的正极材料的论文，这个材料正是钴酸锂，而这也正是吉野彰一直苦苦寻找的材料。于是，以这种正极材料为突破口，吉野彰想到了现在的锂离子电池的原型。
　　
　　被开发出来的锂离子电池中，电解质没有使用水溶液，而是用了有机溶剂，在负极，不是将金属锂而是将锂原子嵌入碳中，以此来抑制锂的活动性，提高了电池的安全性。
　　
　　不过，使用有机溶剂电解质，其实也存在着风险。有机溶剂遇高温就会燃烧，所以一旦在电池内部发生短路，温度升高电池就会起火。另外，即便是现在，手机电池发生膨胀的现象也时有发生，这是在电池内部产生了气体所导致的。