不知道由多少人想过这个问题。
为什么是用锂做电池,而不是其他的,比如碳氢?
于安易当然懂这个。
他缓缓摊开手掌,银白色的锂金属出现在掌心。
因为接触到空气,快速被水汽潮解,变成暗银灰色,接着变成黑色的氧化物。
这种金属不会以元素状态存在于自然界,而只能于化合物中发生。
例如伟晶岩矿物,它们曾经是锂的主要来源。
海水中也有锂,从氯化锂和氯化钾的混合物中可以电解分离锂金属。
锂因为有高活性和易燃性,只能储存在石蜡中,不能与空气直接接触。
有人说是存在煤油中,那是不可能的。
因为锂的密度比煤油小,会漂浮在煤油面。
这会导致不能完全隔绝空气。
钾倒是可以,因为钾密度大于煤油,浮不起来。
“一颗小小的锂,里面的学问还挺多的。”于安易捏着锂金属,眼里满是学问。
在电池中,电位越低的金属,用来作为负极,获得的电压越高。
因为电位越低,电荷密度就越大。
可以参加反应的电子数量和原子的质量比值就越高。
而电位要低,也就是原子序数要小,基于这个原则,能选的元素不多。
只能选在元素周期表的第一周期和第二周期里面去找材料:
氢、氦、锂、铍、硼、碳、氮、氧、氟、氖。
排除惰性气体和氧化剂,只剩下氢、锂、铍、硼、碳,这5个元素。
“可惜碳氢技术还不成熟。”于安易遗憾。
在反应的比值中,氢最高,碳次之。
所以这就是碳氢化合物能量密度高源的原因,也是核电站首选的元素。
用在电池就相当于小型核反应堆了。
容易造成核污染。
现在技术不成熟,显然做不了碳氢电池。
接下来就是考虑硼铍锂。
硼不是金属,不能导电,故而排除。
不过最近有人发明了一种新材料,闭合硼酸盐。
可以提高锂离子流动率。
未来或许会被用于替代当下的固态电解质材料。
现在讨论这个还早,那也是几年之后的事情了。
选来选去,就剩下铍[pí]和锂。
铍毒性不小,不仅能致癌,毒性还能遗传到下一代。
更加不能考虑,结果就只有锂了。
而且锂有稳定的氦型双电子层,更适合做电池。
“锂太过活跃,针刺下去会造成短路,产生大量的热能,热失控使得它爆炸,所以柠得针刺百分百爆炸。”于安易猜到了原因。
外力破坏造成隔膜损坏导致电池短路。
直流短路时发热巨大,造成电池热失控。
热失控时会在毫秒级时间内温升至300摄氏度以。
锂电池内最主要的易燃物其实是电解液。
在没有阻燃剂的情况下,电解液燃点约130摄氏度。
能瞬间被点绕。
不过现在锂离子电池有分支,大致分为钴锂、锰锂、三元、铁锂等。
每一种热失控的温度都不一样。
其中钴锂和三元的热失控温度均低于300摄氏度。
考虑到成本,现在主流的电池是三元锂电池,过热会爆炸。
这也是为什么手机、充电宝容易爆炸的原因。
锰锂约400摄氏度,铁锂高于700摄氏度。
这也是铁锂之所以安全的原因之一。
当然,新能源汽车有阻燃剂,这个值更高。