(文章來源:制造原理)
現在的科學技術發展那是日新月異,這其中人們能直接感受到的那就是電子產品。但除了電池,近幾十年的電池的發展可以用不爭氣來形容,也有人說電池的發展嚴重拖了現代科技的后退。說起電池相信都不會陌生,它在我們的生活中扮演著相當重要的角色,遙控器,玩具,鬧鐘等等都離不開電池,尤其是干電池。那么這種干電池如何存儲能量的,還有電池上的聚能環到底是什么呢?
干電池是一種用糊狀電解液來產生直流電的化學電池,它也是一次性電池,常見的干電池有鋅錳電池,鋅汞電池,堿錳電池等;還有一種可充電電池,可反復多次補充電量,可循環使用,如鎳鎘電池,鎳氫電池等,由于其體型小巧,攜帶方便等優點,在諸多小功率的電子產品上使用廣泛。衡量電池容量大小的主要指標就是能量密度,而現在主流的干電池的能量密度,平均只有汽油的百分之一左右,可以說是相當的差了。
如此不堪的能量密度與電池的材料還有結構有關,像我們常用的堿性電池,它的正極是二氧化錳,負極是鋅粉,二者之間填充的是電解質,用來傳遞氫氧根離子,當電池工作的時候,鋅和二氧化錳之間的氧化反應還原反應會產生1.5伏的電壓。僅看負極材料,鋅的能量密度只有汽油的十分之一左右,也可以說是很低能了,而在結構方面,堿性電池更是好不到哪里去。
首先電池不能像汽油那樣直接從空氣中獲取氧氣,必須自備氧化劑和電解質。其次電池中還有一大部分的封裝材料,比如為了防止電池短路,所有電池都必須在兩塊金屬之間加一個絕緣的底圈,所有這些都大大擠占了發電材料的可用空間,稀釋了電池的能量密度,低能的電池材料和有限的結構空間,也就束縛了電池的發展。
所有的干電池由于外殼都是金屬,就要用一個絕緣件將外殼正負極隔開,以防止短路和漏電,所以通常就會用一個塑料片來隔開正負極,因為塑料片即絕緣又廉價是最好的選擇。所以說這個塑料片的作用就是防止短路和漏電,但是有些電池是看不到這個塑料片的,這是由于其內部正負極結構不同,塑料片安裝在電池內部而已,而有的電池是將絕緣塑料片放在了外面,這個塑料片就是聚能環。
自從電池最初通過在鹽水中放入兩塊不同的金屬,電流就會通過電線從一塊金屬傳到另一塊金屬上面,轉眼間過去這么多年,電池的工作原理任然沒有發生改變。干電池屬于化學電源中的原電池,它是以金屬帽為正極,以鋅筒外殼為正極,將化學能轉變成電能供給設備使用。
如堿性鋅錳電池,電池放電就是氯化銨與鋅的電解反應,釋放出來的電荷由黃銅為收集器,在化學反應中由于鋅比錳活潑,鋅失去電子被氧化,錳得到電子被還原,鋅的電解反應是會被釋放氫氣的,這氣體是會增加電池內阻的,二氧化錳就是用來吸收氫氣的。
但若電池連續工作或者用得太久,二氧化錳就來不及或已經飽和沒有能力再吸收了,此時電阻就會因為內阻太大而輸出電流太小而失去作用,而此時若將電池加熱或放置一段時間,它內部的聚集氫氣就會受熱放出或緩慢放出二氧化錳到了還原恢復,那電池就會又有活力了。
前面說到電池受制于結構和材料而發展非常緩慢,但技術總是在發展的,現在就讓我們看到了希望,一款號稱永不斷電的電池問世了,一直有電,莫非用的是核電?這種電池之所以電用不完,是因為一直在充電,也是,一直在充電中的電池怎么會用完嘞。
這種電池中內置了接收器,通過接受安裝在室內的發射機傳送的無線電訊號來獲取電能,而這種信號就像WIFI一樣即無處不在又不會影響人體健康,無論你身處何處都能獲取連續不斷的電力補充,像遙控器,鐘表這些需要裝電池的電子設備裝上這種電池就再也無需更換了。這種電池的誕生不僅有可能成為堿性電池和充電電池的終結者,還能減少對環境的危害,因為無需更換,所以將減少廢舊電池的丟棄,希望這種電池能早日得到應用。
(責任編輯:fqj)
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