谈谈洗地机电池的发展史

之前说到，洗地机电池工作时，电子通过外电路从负极流向正极。与此同时，相同电荷量的正离子则在电池内部从负极向正极流动。早期的电池都使用诸如稀硫酸这样的以水为溶剂的电解液。在这种情况下，洗地机电池内肩负维持电荷平衡任务的是氢离子。然而，使用水系电解液的电池，顶多能达到的工作电压也不过2伏左右。如果我们想要获得更高的电压，输出更大功率，是要使用不含水的电解液的，找到替代氢离子的正离子。
查看元素周期表，较佳的候选者落在了锂离子身上：作为3号元素，锂的原子量只有6.9；它既轻又小，比其他大的离子更容易在电解液中移动，可谓不二之选。确定了锂离子，接下来的任务，是找到可以与之发生可逆反应的电极材料了。到20世纪70年代，美国化学家斯坦利·惠廷厄姆（M. Stanley Whittingham）在埃克森（Exxon）工作时率先发明了锂离子电池。经过多年优化，商业化的可充电锂离子电池在20世纪90年代初在日本推出。
洗地机电池的负极使用石墨，正极使用钴酸锂，电解液则使用含有锂盐（如六氟磷酸锂）的有机溶剂。放电时，嵌入在石墨负极中的锂被氧化进入电解液，跑到正极嵌入到氧化钴的晶格间隙中形成钴酸锂；充电时，锂则从钴酸锂中脱嵌，溜回石墨中，如此循环往复。这样的洗地机电池，工作电压可达到3.7伏以上，能量密度大大提高。
但所谓金无足赤，尽管洗地机电池大获成功，也免不了还有缺点——比如价格较高，容量流失，以及严重的安全性不高的问题。锂离子电池电解液使用的有机溶剂十分易燃，虽然我们可以通过加入添加剂和改进电池设计来提高洗地机电池的稳定性，却终究不是长久之计。

谈谈洗地机电池的发展史

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