科普:土拨鼠的仓库。锂电池原理

侄子小土豆上小学了,他爸爸特意给他买了一块儿童手表。可以定位,可以联系家长。

手表拿回家。爷爷看到了,马上叮嘱小土豆“这个是充电的,一定要把电用尽了再充电啊,否则用用电池很快就坏了,就充不进去电了。”爸爸听到后笑了,说:”您那都是老黄历了,现在都是锂电池,您说的方法不仅无益,反而对电池是有害的呢。“

小土豆听了爷爷和爸爸的对话,糊涂了。到底他们谁说的才是对的呢?到底是应该把电用光了再充?还是不能把电都用光呢?

这天夜里,小土豆在妈妈的故事声中刚刚睡着。突然听到窗外有窸窸窣窣的声音。他爬上窗台,看到窗外花园里,有很多土拨鼠在忙忙碌碌。小土豆很好奇他们在做什么,忍不住跳了出去。

一落地,他突然发现自己也变成了一只小土拨鼠。正在他不知道该怎么办的时候,旁边一只胖胖的土拨鼠凑了过来。”哎,你还愣着干嘛,快来一起运玉米啊“。

原来,小土拨鼠们发现了一堆玉米粒,他们正忙着把玉米粒运到洞里面呢。

小土豆也跟着他们进到了洞里。他发现,这些玉米粒被放在一个个的小洞里面,每个洞正好填满一个玉米粒,还有些洞是空着的。小土拨鼠们正在往空的小洞里面继续放着玉米粒。

刚才那个胖胖的土拨鼠又凑了过来。”哎,你是新来的吧?认识一下,我叫嘟嘟。“小土豆就问嘟嘟,咱们这是在做什么啊?嘟嘟说”你连这都不懂,我们在准备过冬的粮食啊。等到冬天,我们就把这些玉米粒取出来,分给大家吃。

小土豆说:那为什么不把玉米粒都堆在一起呢?嘟嘟说:“我听我爷爷说,他们年轻的时候,就是把玉米粒堆在一起的,等到吃的时候就从最外面开始吃。

有时候才吃了一多半,就又有新的玉米粒运进来了。里面那些陈的就被压在底下,时间久了,就变质了,不能吃了。可是那些陈年玉米粒还占着地方,新的玉米粒就无法存放了。慢慢地,能存放的玉米粒越来越少,这个洞就废弃了。”

“后来,有一些聪明的土拨鼠,改变了做法。他们在墙上挖出一个个的小洞,每个洞中存放的玉米粒都可能被拿到。不会有玉米粒被压在底下。

不过这样做也有一个缺点,那就是当玉米粒被取出后,这些小洞就缺少了支撑,如果空的小洞过多,某些小洞就可能塌陷,塌陷以后,就不能再放玉米粒了。所以最好每次只取出一部分玉米粒,就及时地再放进去新的玉米粒,轮换使用,就可以使用更长的时间。

小土豆终于明白了。原来不同的贮存方法,决定了不同的使用方法。爷爷和爸爸说的电池,是不是也是这样呢?突然,小土豆听到妈妈在耳边说”小土豆,起床了,要去上学了。“原来,小土豆是做了一个梦啊。

来到学校,见到了老师,小土豆迫不及待地和老师说了爷爷和爸爸关于电池和对话以及他做的梦。

老师说,早些年使用的手机,使用的是镍氢电池,充电的时候最好是用到彻底没电,再充电。否则容易产生“记忆效应”,导致充不进去电,而缩短使用寿命。

可是现在人们使用手机,使用的是锂电池。

锂电池原理和种类其实很多。不过多数的锂电池工作要借助一种重要物质是锂离子。所以准确的说,应该叫“锂离子电池”。

锂离子在不工作的时候,贮存在电极材料(比如石墨)中。最近比较火的“石墨烯”也是电极材料的一种。这些电极材料里面有很多孔隙,锂离子就镶嵌在这些孔隙中。

当电池开始工作时,电池对外放电。锂离子就从孔隙中跑出来,进入到电解质溶液中。这个时候,电极材料的孔隙中由于缺少了锂离子的支撑,就变得比较脆弱。在外界压力下,容易发生塌陷。

充电的时候,锂离子要回到孔隙中。如果孔隙塌陷了,可以容纳锂离子的孔隙就少了,锂离子也就回不去了,那就充不进去电了。

电极材料里面的孔隙越来越少,能充进去的电也就越来越少。而且这会产生恶性循环,最终导致电池报废,无法使用。

这就是为什么锂离子电池不能过放电的原因。当然,过充同样也是不好的。尤其是有些人,一边用,一边充,对电池更不好。会影响电池的使用寿命。

最好是当电量降低到20-30%的时候,充电。现在的手机都设置了快速充电功能。它会很快地充到80-90,然后变成涓流慢充,以防止过大的电量对电池造成损坏。这个时候,就可以停止充电了。不必等到充满。更不要一直插在电源上。


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