最近有個小朋友跟我說,他中了電動車的號,想買電動車,但是聽說電動車會自燃,很擔心。他問我關於鋰的事。為什麼電池會自燃?電動汽車安全嗎?今天我們就來研究這個問題。為了研究鋰電池的安全性,首先我們來說說電池的發明。電池的發明可以追溯到200多年前。
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意大利解剖學家伽伐尼
伽伐尼曾經解剖過一隻青蛙。青蛙死了。然後他用兩把不同的金屬刀觸碰了青蛙的腿。例如,這是一隻青蛙。青蛙用這把刀去摸青蛙的腿,可是一碰到青蛙的腿,他就抽搐了一下。他說好像有電流。電流是從哪裡來的?他認為這種電流是在青蛙體內產生的,所以稱為生物電。不過這一說法後來遭到了人們的否認。1799年,一位名叫伏特的物理學家重新研究了這個問題。
他認為電流並非來自青蛙,而是因為有兩種不同的金屬。它會產生電流,所以伏特發明了伏特堆。電壓堆棧是什麼意思?他使用兩種不同的金屬。他使用銀板和鋅板。銀板和鋅板逐層疊放。中間被這塊浸過鹽水的布隔開了很多很多層。當他的手碰到兩端的時候,他發現自己的手彷彿被電擊了一下。所以他說我們可以用銀和鋅做電池。這是第一塊電池。
現代的電池
後來在1836年,有個叫丹尼爾的人發明了一種更接近現代的電池,也就是我們所說的銅鋅電池。鋅大概就是這樣。有一個水槽,水槽裡加了一些溶液,溶液是硫酸,這裡插了兩塊木板。其中一塊板是鋅板,另一塊是銅板。這時候,如果我們在外面接一個電路,比如接一個燈泡什麼的,電流就會流過燈泡,燈泡就可能會亮起來。
這就是為什麼會出現這種效果的原因。因為鋅的化學性質很活潑,在溶液中很容易失去電子,也就是說。在鋅極,可能變成一個帶兩個單位正電荷和兩個電子的鋅離子,所以他把一部分鋅離子和一部分鋅離子放到溶液中,然後電子就會沿著外部跑電路。去另一極,所以溶液是硫酸,什麼硫酸有氫離子對吧?那麼銅桿會發生什麼樣的化學反應呢?
鋰是第三大元素
兩個氫離子加上兩個電子就會合二為一。氫氣飛出去是吧?這是一個化學反應,所以因為這個化學反應,電子不斷地流過外電路,形成電流,對不對?所以我們稱之為丹尼爾電池或銅鋅原電池。後來人家覺得硫酸不太方便,就用粘稠的電解液代替硫酸。
現在我們用的干電池其實都換成糊狀的物質了,但是電解液還是要存在的。為什麼使用兩種不同的金屬可以產生電流?這在化學上稱為金屬的不同電極電勢。我們沒有仔細解釋這個問題。不管怎樣,兩種不同的金屬被放在這裡產生電流,人們繼續前進。
鋅和鋅的質量
什麼樣的金屬比較好嘗試?後來人們漸漸愛上了一種金屬。這種金屬就是鋰。我們來談談鋰電池。鋰是一種具有巨大優勢的金屬。有什麼好處?鋰是第三大元素,氫。氦鋰鈹銻鋰是第3號元素,所以它的質量很輕。鋰的質量為6個原子質量單位。1次充電可以容納多少電量?讓我們比較一下鋅和鋅的質量。鋅的質量約為66個原子質量單位。它每個單元可以容納2個電荷,所以與相同的電荷相比,鋰要輕得多,對吧?
鋰要輕得多。鋰只需要6份質量,而放一個鋅需要33份質量,對吧?所以因為鋰比較輕,所以它的能量密度很高。它具有高能量密度。同樣的電池可以釋放更多的能量,所以人們喜歡鋰。但鋰電池並不是剛剛發明的。第一個發明鋰電池的人其實是一百多年前的愛迪生。它是發明出來的,但由於鋰的化學性質非常活潑,很容易與其他物質發生反應。