现如今说起电池的应用简直不要太广泛,大点的如新能源汽车、电动自行车,小的如手机、手电筒、小风扇等等。可充电式电池比以前不可充电式的应用更加广泛了,像以前的贫穷年代,装干电池的手电筒都几乎能算上一件家用电器。
像不可充电的干电池或者纽扣电池这样的,电量用光就没法再用了,只能换新的,但是可充电电池一般不会完全不可用,只是到一定年限容量就变低了,表现出来就是电池一充就满,一用就光。而且它们一般都是不可拆卸式设计,用到后期真是:食之无味,弃之可惜。
今天我们就来探讨一下,随着使用时间的增加,电池内部究竟发生了什么,为什么它就不存电了呢?
想要了解电池容量的损失,我们需要先了解一下电池的工作原理,电池基本上都是利用化学反应的能量转换将电能储存然后再将化学能转化为电能使用,只是由于内部利用的化合物以及反应方式的不同分成了不同的电池。现在我们就拿铅酸蓄电池作为例子讲解容量损耗的原因。
工作原理:铅酸蓄电池正极一般是二氧化铅,负极是铅板,电解液是硫酸。正常情况下在正极处二氧化铅与硫酸发生反应,产生带有正电荷的铅离子,使正极板带有正电位。在负极板处,纯铅电离为铅离子和电子,使负极板带有负电位。正负极之间的电位差约为2.1V,6个这样的极对串联起来就是12V左右。
在电池放电时,硫酸与正极板上的二氧化铅和负极板上的铅生成硫酸铅和水,大量电子从负极流向正极,产生放电电流。
当电池充电时,在外部电源的作用下,使电子从正极板返回负极板,极板上的硫酸铅还原成二氧化铅和铅,水还原成了硫酸,随着充电的持续进行,硫酸含量升高,电能转化为了化学能。
根据以上原理我们知道,正负极板上的二氧化铅和铅的含量越多,与电解液的接触面越大,化学反应的就越充分,这样储存的电能就越多,因此很多电池的正负极都做成了多层网状结构,增大接触面积。
容量损耗原因 :随着使用次数的增加,在充放电时偶尔会出现充电不及时或者电解液短缺的情况,这会使一部分硫酸铅附着在极板上,没有及时转化为铅和二氧化铅,这些硫酸铅就会堵塞正负极板上的空隙,使电解液与极板逐渐隔离开来,活性物质无法充分参与化学反应,从而导致电池内阻增大,容量降低,这就是电池容量下降的原因。
其实,锂电池的容量损耗也是类似的道理,只不过反应原理不同,锂电池也是正负极中的活性成分损失,主要是在充放电过程中产生的除充放电主化学反应外的副反应,使锂离子发生了损耗,随着时间的推移,造成了电容量的下降。
一般电池出现了损耗,对于非专业人士直接更换新电池就可以了。对于希望电池可以尽量减少损耗的朋友,在日常中首先可以选择质量好的电池,这样电池内部做工好且化学物质比较纯净,另一方面要定期充电,防止深度放电情况,最后就是使用专用的充电适配器防止劣质产品对电池的伤害。
电池技术从发展至今已有多年,但如今好像已经成了制约某些领域发展的瓶颈,研究大容量,可快速充电及稳定性强的电池已经迫在眉睫,真希望不远的将来我们的电池技术能够获得跳跃式发展。