对于移动电子设备和现代电网来说,电池至关重要。研究者们目前致力于探索电池技术的新可能,试图研发出能克服现有电池局限性的新一代电池。

 

 

电池的工作原理

  电池以化学能的形式存储能量,使用时将化学能转化成电能。
 
  电池包含正极和负极。电池的两极由不同材料组成,不同类型的电池使用的电极材料不同。当电池与用电设备相连时,电池内部会发生化学反应,产生带正电荷的离子和带负电荷的电子。离子通过电解质流到正极,而电子(不能在电解质中流动)则会沿着包含设备的外部电路移动到正极。对于一次性电池来说,当正极或负极用于发生化学反应的原料消耗完毕时,电池的寿命也就终结了。
 

充电电池

  充电时,充电装置(如手机通过充电器接到墙上的电插孔)的电能使电池内的化学反应逆向进行,恢复电池内存储的能量。由于电解液中离子的不规则运动,充电电池的可充电次数有限。

 

 

充电电池的种类

  电池的寿命、成本、能量存储和可充电次数都由电池的材料决定。同样,电池的材料也决定了某类电池是否适用于那些耗能较多/较少的设备。
 
  电池容量:可储存的电量
 
  性能:为高功率设备的供电能力
 
  可充电次数:可充电电池完全报废前能够充电的次数
 
  毒性:成分和回收利用的难易程度
 
  可购性:消费者购买价格

 

 

电池与智能电网

  风能和太阳能等可再生能源只能间歇性地提供电能,因此在阳光充足或有风的日子里储存多余的能量非常重要。目前,研究者们正在研究几种可能用于电网储能的电池。

 

 

资源稀缺

  电池使用的原料最终可能耗尽。有一天,持有这些资源的国家会像石油供应国一样坐地起价。锂就是这样的资源之一――过去五年里,全球锂金属需求量几乎翻了一番,其中大部分来自拉丁美洲国家。未来充电电池市场以锂离子电池为主。

 

 

资料来源 Nature

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