一些普通电池只能一次性使用(称为原电池或一次性电池)。
电子从阳极到阴极的行程是单向的。
当它将正离子或负离子释放到电解质中时,它们的电极会耗尽,或者电极上反应产物的积聚会阻止反应继续进行,并且已经完成并撒了灰尘。
电池最终进入垃圾箱(或者希望回收,但这是另一个 Nova 主题)。
但离子和电子在某些类型的具有适当电极材料的电池中发生的流动的妙处在于,它也可以倒退,使我们的电池回到起点并赋予其全新的生命.
正如电池改变了我们使用各种电子设备的方式一样,可充电电池进一步改变了这些设备的实用性和使用寿命。
当我们将几乎没电的电池连接到外部电源,并将能量送回电池时,它会逆转放电期间发生的化学反应。
这将从阳极释放到电解质中的正离子送回阳极,阴极吸收的电子也送回阳极。
正离子和电子都返回到阳极,从而为系统做好准备,以便再次运行:您的电池已充电。
然而,这个过程并不完美。当电池充电时,将电解液中的负离子和正离子替换回相关电极并不像电极最初那样整洁或结构良好。
每个充电周期都会使电极退化一点点,这意味着电池会随着时间的推移而失去性能.
这就是为什么即使是可充电电池也不能永远工作的原因。
在几次充电和放电循环过程中,电池晶体的形状变得不那么有序。
当电池以高速率放电/充电时,这种情况会加剧——例如,如果您以高速而非稳定的速度驾驶电动汽车。
高倍率循环导致晶体结构变得更加无序,从而导致电池效率降低。
几乎但不完全可逆的放电和再充电反应也促成了所谓的“记忆效应”。
当您为某些类型的可充电电池充电而没有先充分放电时,它们会“记住”它们在早期放电周期中达到的状态并且无法正确充电。
在某些电池中,它是由金属和电解质反应形成盐的方式引起的(以及盐随后再次溶解并且充电时电极上的金属被替换的方式)。
我们希望我们的电池有漂亮、均匀、小的盐晶体覆盖在完美的金属表面,但这不是我们在现实世界中得到的!
一些晶体的形成方式非常复杂,一些金属在充电过程中的沉积方式也出奇地复杂.
这就是为什么某些类型的电池比其他类型的电池具有更大的记忆效应。
缺陷主要取决于开始时电池的充电状态、温度、充电电压和充电电流。
随着时间的推移,一个充电周期的缺陷可能会导致下一个充电周期出现同样的问题,依此类推,我们的电池会留下一些不好的记忆。
对于某些类型的电池,例如镍基电池,记忆效应很强。其他类型,如锂离子,不会遇到这个问题。
可充电电池的另一个方面是,使它们可充电的化学物质也意味着它们更容易自放电。
即使电极未通过外部电路连接,电池内部也会发生内部反应。
随着时间的推移,这会导致电池失去一些化学能。
高自放电率严重限制了电池的寿命,并使它们在储存过程中耗尽。
我们手机中的锂离子电池具有相当不错的自放电率,约为每月 2% 至 3%,我们的铅酸汽车电池也相当合理——它们通常每月会损耗 4% 至 6% .
镍基电池每月会损失大约 10-15% 的电量,如果您打算在不需要时将手电筒存放一整季,不可充电的碱性电池每年仅损失约 2-3% 的电量。
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