科普:土撥鼠的倉庫。鋰電池原理

侄子小土豆上小學了,他爸爸特意給他買了一塊兒童手錶。可以定位,可以聯繫家長。

手錶拿回家。爺爺看到了,馬上叮囑小土豆“這個是充電的,一定要把電用盡了再充電啊,否則用用電池很快就壞了,就充不進去電了。”爸爸聽到後笑了,說:”您那都是老黃曆了,現在都是鋰電池,您說的方法不僅無益,反而對電池是有害的呢。“

小土豆聽了爺爺和爸爸的對話,糊塗了。到底他們誰說的才是對的呢?到底是應該把電用光了再充?還是不能把電都用光呢?

這天夜裡,小土豆在媽媽的故事聲中剛剛睡著。突然聽到窗外有窸窸窣窣的聲音。他爬上窗臺,看到窗外花園裡,有很多土撥鼠在忙忙碌碌。小土豆很好奇他們在做什麼,忍不住跳了出去。

一落地,他突然發現自己也變成了一隻小土撥鼠。正在他不知道該怎麼辦的時候,旁邊一隻胖胖的土撥鼠湊了過來。”哎,你還愣著幹嘛,快來一起運玉米啊“。

原來,小土撥鼠們發現了一堆玉米粒,他們正忙著把玉米粒運到洞裡面呢。

小土豆也跟著他們進到了洞裡。他發現,這些玉米粒被放在一個個的小洞裡面,每個洞正好填滿一個玉米粒,還有些洞是空著的。小土撥鼠們正在往空的小洞裡面繼續放著玉米粒。

剛才那個胖胖的土撥鼠又湊了過來。”哎,你是新來的吧?認識一下,我叫嘟嘟。“小土豆就問嘟嘟,咱們這是在做什麼啊?嘟嘟說”你連這都不懂,我們在準備過冬的糧食啊。等到冬天,我們就把這些玉米粒取出來,分給大家吃。

小土豆說:那為什麼不把玉米粒都堆在一起呢?嘟嘟說:“我聽我爺爺說,他們年輕的時候,就是把玉米粒堆在一起的,等到吃的時候就從最外面開始吃。

有時候才吃了一多半,就又有新的玉米粒運進來了。裡面那些陳的就被壓在底下,時間久了,就變質了,不能吃了。可是那些陳年玉米粒還佔著地方,新的玉米粒就無法存放了。慢慢地,能存放的玉米粒越來越少,這個洞就廢棄了。”

“後來,有一些聰明的土撥鼠,改變了做法。他們在牆上挖出一個個的小洞,每個洞中存放的玉米粒都可能被拿到。不會有玉米粒被壓在底下。

不過這樣做也有一個缺點,那就是當玉米粒被取出後,這些小洞就缺少了支撐,如果空的小洞過多,某些小洞就可能塌陷,塌陷以後,就不能再放玉米粒了。所以最好每次只取出一部分玉米粒,就及時地再放進去新的玉米粒,輪換使用,就可以使用更長的時間。

小土豆終於明白了。原來不同的貯存方法,決定了不同的使用方法。爺爺和爸爸說的電池,是不是也是這樣呢?突然,小土豆聽到媽媽在耳邊說”小土豆,起床了,要去上學了。“原來,小土豆是做了一個夢啊。

來到學校,見到了老師,小土豆迫不及待地和老師說了爺爺和爸爸關於電池和對話以及他做的夢。

老師說,早些年使用的手機,使用的是鎳氫電池,充電的時候最好是用到徹底沒電,再充電。否則容易產生“記憶效應”,導致充不進去電,而縮短使用壽命。

可是現在人們使用手機,使用的是鋰電池。

鋰電池原理和種類其實很多。不過多數的鋰電池工作要藉助一種重要物質是鋰離子。所以準確的說,應該叫“鋰離子電池”。

鋰離子在不工作的時候,貯存在電極材料(比如石墨)中。最近比較火的“石墨烯”也是電極材料的一種。這些電極材料裡面有很多孔隙,鋰離子就鑲嵌在這些孔隙中。

當電池開始工作時,電池對外放電。鋰離子就從孔隙中跑出來,進入到電解質溶液中。這個時候,電極材料的孔隙中由於缺少了鋰離子的支撐,就變得比較脆弱。在外界壓力下,容易發生塌陷。

充電的時候,鋰離子要回到孔隙中。如果孔隙塌陷了,可以容納鋰離子的孔隙就少了,鋰離子也就回不去了,那就充不進去電了。

電極材料裡面的孔隙越來越少,能充進去的電也就越來越少。而且這會產生惡性循環,最終導致電池報廢,無法使用。

這就是為什麼鋰離子電池不能過放電的原因。當然,過充同樣也是不好的。尤其是有些人,一邊用,一邊充,對電池更不好。會影響電池的使用壽命。

最好是當電量降低到20-30%的時候,充電。現在的手機都設置了快速充電功能。它會很快地充到80-90,然後變成涓流慢充,以防止過大的電量對電池造成損壞。這個時候,就可以停止充電了。不必等到充滿。更不要一直插在電源上。


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