锂电池工作原理简笔画教程

电池是怎样工作的？今天我们以接近真实的模型向你们展示李离子电池作为一个化学器件是如何工作的。让我们潜入电池的内部，穿过像头发丝一样薄的活性或者非活性层，直达和血液细胞一样大小的正极多金颗粒中。 从原则的尺度开始解读理离子电池中最基础的元素是理。为了更好的理解为什么理能成为动图中的中心，我们需要先从最简单的元素轻元素开始慢慢讲起。 让我们先冻结一个轻圆子，一方便近距离的观察轻圆子的组成。画面的中央是圆子盒，有一个字字组成，同时有一个电子围绕着圆子盒在转动。实际上我们并不完全清楚圆子长什么样，图中展示的模型只是最方便让我们大脑理 虚拟的示意图。电子是最基础的组成部分，是原子的组成部分。带副电，电子以每秒钟数千公里的速度在围绕着原子和运动，他们是如此的小，同时又如此的快，以至于几乎可以当做不存在。直指带正点是有更小的基础物质构成，叫做跨客。 这显然已经远远超出了我们今天理解的范围。每个子子的重量是电子的一千八百多倍。最好的理解原子和的方式是把它作为原子的眸，就像太阳和太阳系的关系， 让我们把刚刚冻结的原子解开。原子核还是和之前描述的状态一样，但是电子就在原子核周围形成了一团云。电子移动的太快，仿佛立马会在每个杯子出现，因此看起来像是在原子核周围形成的一层壳，他可以到达壳的任何部分，甚至能穿过原 纸盒。轻圆纸是活泼的，比较容易分享电子出去。轻的活泼与它的正电性有关系。正电性表现为单个直指，与电子的距离呈现函数关系。我们同样可以看到里这种活泼轻元素也会分享电子，这样就可以在电池中通过电子和离子的移动来储存能量。 如果增加一个值值，就变成了害元素，这样就有终止存在在原子盒里了。为了让事情变得简单，我们先不考虑终止 汉元素。额外的带正电的子子会吸引带副电的电子，为了让整个电盒不带电，新增加的电子会存在原来的电子壳中，这样电子壳中就有两个电子， 因为量子效应，这些电子会被限制在壳中。当然这些又超出了本视频要讲的范围，包括暴力相斥原则，和清不一样，害的活泼性比较低。 这是因为原子壳中两个子子对第一个电子壳中的吸引力最大，而第一个电子壳中只能容纳两个电子。 也就是说，亥元子通过第一个壳成中的两个电子和原子壳中的两个字子之间的平衡紧密的结合在一起。如果给亥元素再增加一个子子，就有了三个子子，就出现了里元素。一个新的电子壳就会形成， 同时包含了一个单电子。这个壳非常大，靠近直指的壳已经被电子填满，而单电子距离原子壳中直指很远，吸引力弱，几乎难以被控制。 和清一样，理也是活泼的，容易失去最外层的电子。这也解释了为什么理被用在理离子电池中。作为元素周期表中第三清的元素理非常活泼而且常见。活泼性通常跟一个原子和 分子能量状态有关系。当然是对比另外一个原子或者分子得出的清常常作为基准元素。相比于清理可以释放三伏左右的电力。这也是为什么我们很少看到基于清化学体系的电池， 尽管轻很轻，并且元素丰富度很高，但是不能提供高的能量式。让我们重新回到锂电池部分去理解电池中每一个部分的功能。 在本视频中，我们不拘留于电池正负极材料的定义，以及他们是正点还是负点，我们真正关心的是他们的结构和功能。首先让我们先看看李离子电池是怎么工作的。 当电池在充电或者放电的时候，电子和离子会离开一个电极去到达另外一个电极。这个示意图正确的展示了离子和电子来回在正极和负极穿梭和移动的过程。但 该示意图又不够精确，因为电子的传导速度是接近光速的，而离子却只能慢慢的从一级移动到另外一级。显然，这个令人费解的事情中缺少了一块或者多块内容。为了去更好的理解，我们需要更深层次的追溯，去探索在纳米尺度或者微米尺度上发生的事情。 让我们先从正极开始。为了让过程更好理解，理的聂氧化物被用来研究。在理的聂氧化物中，氧和镊之间有着强的健和作用，整体从里接了一个电子， 这是因为聂氧化物有着高的电视可以去借电子，而里又容易失去电子。当电子连接上充电器后，李离子从里的聂氧化物晶体结构中被释放，进入到电解液。同时离子在被释放的时候，电子也被从 正极释放并传导到负极。然而整体上逆氧化物开始变得更具有垫负性，也就意味着他在寻找借电子，这样电子就被剥夺更高的垫负性。解释了为什么充电的时候正极的电子和离子都被同时释放。 每个电子都来自正极，正极就会更具有电磁性，意味着需要更高的电压去分离电子，正极也会把电子转的更紧。最终的结果就是电池充电时，电压在不断的上升。 当每个电子都被从液氧化物正极中脱离时，都会有一个带正电的离离子被释放，并从成状的晶体结构中离去，进入到电解液中。因为扩散作用，离离子朝向负极开始漫游。电解液由溶剂分子组成，溶剂分子并不直接和带正 电的离离子发生作用，但是容积分子会被带正电合的离离子吸引并存在离离子的周围，这种形式被称作容积化壳。容积化壳允许离离子在容积中自由的漫游， 这些反应过程发生在成千上万的地方。在正题中，充电时的每时每刻释放出大量的离子滴入到电解液中。大量的离子因为扩散作用涌向负极，跟一滴沫滴入水中的扩散非常相似。关于电解液，还有四件事情需要被了解， 一、他只打通离子，不打通电子。在电解液中有隔膜存在，但隔膜是多孔的，允许李离子穿过隔膜，起到隔绝正负极直接接触的作用，可以不让电池短路。二、他包含添加剂，像维 c， 碳酸 牙乙锡纸。添加剂的作用在稍后我们会讲清楚。三、它包含里盐。当里盐溶解在溶剂中时，溶剂分子会把里盐解离，形成汤，主要是溶剂化的阴离子和阳离子构成。 四、阴离子和阳离子构成的电解液总是保持电中性。当正电盒增加时，在溶液中的其他地方的正电盒必须被移除。在之前的时候，我们从正极把一个电子拿掉，这个电子几乎瞬间到达负极。 在电子被释放的时候，正极同时也有一个理离子进入到溶液中。电解液必须保持阴离子和阳离子的平衡，这就意味着电解液中的其他的某个地方必须失去一个阳离子。 最终，电子传导的负极同时也有一个带正电盒的理离子到达负极，这个理离 来自电解液中带正电合的离离子，他已经存在电解液中，来自李延。早些时候我们提到过，来自正极的大量的离离子进入到电解液中，再靠近负极侧，相反的现象正在发生。电解液中的离离子在被消耗， 正极的离子在不断的生产，负极的在不断的消耗，这个现象叫做浓度梯度。 当电子充电时，李离子从正极侧迁移出，一直到电池的电被充满。相同数量的李离子在负极被吸收。与此同时，在负极侧还有几个其他的机制在运转里，溶剂和添加剂与石墨颗粒的外壳发生反应， 在石墨颗粒的表面生成一层保护膜，碳酸牙乙锡纸 vc 有助于形成稳定的表面层，从 将电池的寿命延长至数千次。这个层被称为固体电解质界面，它是一个固体电解质，允许理离子穿过它进入颗粒。该固体电解质层的形成需要消耗电池单元中百分之十到百分之五的里， 也代表着损失了电池的百分之五到百分之十的容量，消费者永远看不到这种容量损失。当电子从正极传导时，他直接与负极侧的理离子渐合，形成独立于实木晶体结构的理原子。 李离子位于石墨的石墨烯层间，这种现象叫做嵌入，也叫差成静电力将李离子固定在适当的位置，每六个碳原子和一个李离子相匹配，因为这是热力学最稳定的电池。已经充满电，高效能的李元子存储在石墨中， 你的电子很容易被移除。但是这种情况下，电子无数可去。电解液不能传导电子，石墨本身也已达到稳定，无法再接受任何电。唯一能够让理放弃电子的方法是同时发生两件事情， 第一，电子需要一条朝向正极的逃逸路径。第二，电解液必须准备好接收带正电的李离子， 这又必须要求正极去移除，或者叫吸收进入到电解液中的离离子。当正极和负极之间的电路被打开时，所有正负极的电子都会感应到能量的不平衡。在负极侧里的外层，电子已经准备就绪。在正极侧， 逆氧化物的晶体结构是具有垫负性的，并寻找这些电子。简单的说 就是负极有着丰富的电子。正极在寻找电子放电过程中，负极上的理向石墨释放一个电子经过急流体，然后是导线。 电路中出现的电子会产生多米诺骨牌效应。正极和负极的开放导通电路中的电子以激进光速的速度连接。参与该过程的单个电子移动不会很远，大致会以某种波的形式来回移动。 这种类似于海浪在海洋中的移动方式。开放水域中的水分子主要以垂直运动的方式移动，并且带有一些水平运动，然后波浪在岸上破裂，水被向前抛出。 在本情况下，那个海岸就是正极。当电波在正极的海岸边断裂时，逆氧化物晶体结构中就 会获得一个电子，并将机与溶液中的李离子结合，使聂氧化物回到其原始的李聂氧化物状态。几乎在同时让我们回到负极。李原子失去电子作为带正电的李离子释放到电解液中。 换句话说，作为离子通道的电解液和作为电子通道的导线都只在几分之一秒的极短时间内携带电合。 这也意味着到达正极的电子和离子和离开负极的电子和离子是分开的。在这个反应开始时，正负极之间的电合不平衡很强烈，大约有四点二伏的电力 随着礼从负极离开不断填到征集去，电合的不平衡减少，电压也随之下降。当电压达到三伏时，放电循环完成。在三伏的时候， 电池已经准备好再次充电。重复今天讲述的整个过程，总结来说，电池在复杂性上几乎和生物相当， 因为他们总是在跨越一百万倍的规模下运动，并且在动态系统下处理能量和物质。通过观察电池在机械和视觉上的工作方式，他使我们的思考建立在比描述物理现象的方程式和抽象概念更具体的东西上。