22 Jahre Batterieanpassung
Sep 15, 2020 Seitenansicht：431
Einführung
Batterien bestehen aus verschiedenen Elementen, die aus der Erdkruste extrahiert werden, und sie müssen in den richtigen Mengen in der Batterie vorhanden sein, damit eine ordnungsgemäße Wechselwirkung gewährleistet ist. Einige der frühesten Elemente, die verwendet wurden, waren Kupfer und Zink im Jahr 1799, als die erste Batterie erfunden wurde, und seitdem wurden eine Reihe anderer Elemente aus dem Periodensystem zur Entwicklung von Batterien verwendet.
Die frühesten Batterien im Jahr 1799 verwendeten Kupfer und Zink als Batterieelemente. Seitdem suchten Wissenschaftler nach anderen Elementen im Periodensystem, die für die Entwicklung von Batterien verwendet werden könnten. Lithium und Nickel werden häufig zur Herstellung verschiedener Batterietypen verwendet. Andere Elemente wie Silber und Gold sind zu teuer, um in Batterien verwendet zu werden, und Edelgase haben nicht die richtigen Eigenschaften für ihre Verwendung in einem ausgewogenen Zusammenspiel.
In jeder Batterie befindet sich eine Kathode, eine Anode und die Flüssigkeit, durch die Ionen zwischen Anode und Kathode gelangen können. Abhängig von der Verwendung unterschiedlicher Elemente bei der Herstellung der Anode und der Kathode gibt es verschiedene Arten von Batterien. Die Zink-Kupfer-Batterien waren die frühesten Batterien, die heute nicht mehr kommerziell verwendet werden. Dann gibt es Blei-Säure-Batterien, die das Element Blei und sein Oxid verwenden. Diese Batterien sind wiederaufladbar und werden in Elektroautos verwendet. Nickel-Cadmium-Batterien (NiCd) wurden in den 1990er Jahren für tragbare Geräte entwickelt. Da Cadmium jedoch giftig ist, nahm seine Verwendung nach dem Aufkommen von Lithium-Ionen-Batterien ab.
Es gibt Nickel-Eisen-Batterien, die Nickeloxid und Eisen an der Kathode und Anode verwenden, und diese Batterien wurden in den Eisenbahnen zur Sicherung der Lagerung verwendet. In der heutigen Zeit verwenden wir wiederaufladbare Alkalibatterien oder AAA-Batterien, die aus den Elementen Zink und Mangandioxid bestehen. Diese Batterien werden auch als Bleistiftzellen bezeichnet und sind die häufigsten Batterien, die heutzutage in jedem Haushalt zum Laden von Fernbedienungen an Uhren und fast alle elektronischen Geräte verwendet werden.
Abgesehen von diesen gibt es viele Arten von Batterien, die unter Verwendung der Elemente Nickel, Lithium, Zink und ihrer Oxide entwickelt wurden.
Batterieelemente werden aus der Erdkruste gewonnen und haben jeweils eine andere Eigenschaft, die sie für die Verwendung in Batterien geeignet macht. In Batterien verwendetes Aluminium ist ein Metall, das aus Bauxit freigesetzt wird und das dritthäufigste Element auf der Erde ist. Es findet seine Verwendung in der Kathode in einigen Lithium-Ionen-Batterien. Antimon ist ein weiteres Element, das in Blei-Säure-Batterien zur Verstärkung der Bleiplatten verwendet wird. Es ist ein weißes Metallelement und wird auch mit anderen Elementen gemischt, um Halbleiter zu bilden.
Cadmium, das ein potenziell toxisches Element ist, wird bei der Zinkherstellung als Nebenprodukt freigesetzt. Es wird als Anode in Nickel-Cadmium-Batterien verwendet, aber die Verwendung dieser Batterien wurde kommerziell verboten. Calcium ist das fünfthäufigste Element auf der Erde und spielt eine wichtige Rolle bei der Verstärkung der Metallplatten in Blei-Säure-Batterien. Chlorid ist ein weiteres Element, das im Elektrolyten von Batterien weit verbreitet ist.
Das häufigste Element auf der Erde ist Eisen und wurde auf seine mögliche Verwendung in Batterien nach Kupfer getestet. Eisen wird in lithiumeisenphosphatoxidbatterien verwendet und seit der Antike verklagt. Blei ist das stabilste aller Elemente und wird häufig in Batterien verwendet. Ein weiteres Element, das relativ häufig vorkommt, ist Mangan, das in Batterien verwendet wird. Nickel ist ein Element, das am besten für Batterieelektroden geeignet ist und häufig in Kombination mit Eisen oder Zink verwendet wird. Natrium ist das sechsthäufigste Element und wird häufig in Kombination mit Schwefel in Batterien verwendet.
Zink ist das am häufigsten verwendete Element in Batterien seit seiner Entdeckung durch Alexandra Volta und der Herstellung von Voltaic-Zellen, die nicht mehr im Handel erhältlich sind. Zinkplatten werden jedoch in Batterien und auch in Kombination mit Kupfer, Eisen oder Magnesium verwendet.
Die meisten dieser Elemente befinden sich in der Erdkruste und wurden von dort geerntet und in Kombination mit anderen Elementen und Metallen für die Verwendung in Batterien verwendet. Die Lithium-Ionen-Batterien und die alkalischen AAA-Batterien werden heute am häufigsten für tragbare Geräte und Autobatterien verwendet.
Verschiedene Batterietypen haben unterschiedliche Elemente an der Kathode und Anode. Wenn Sie diese Batterien in einem Gerät verwenden, werden sie an einen Stromkreis angeschlossen, der die chemischen Reaktionen auslöst. Nehmen wir zum Beispiel an, für die üblichen Alkalibatterien, die wir verwenden, besteht die Anode üblicherweise aus Zink und die Kathode aus Mangandioxid. Das Oxid eines Elements an einem Ende und eines anderen Elements am anderen Ende. Jetzt befindet sich zwischen ihnen ein Elektrolyt, der die Elektronen von einem Ende zum anderen fließen lässt. Wenn der Elektrolyt mit den Elektroden in Kontakt kommt, findet eine Reihe von Oxidations-Reduktions-Reaktionen statt. Die Kathode ist die oxidierende Elektrode, da sie Sauerstoff oder Elektronen aufnimmt, und die Anode ist ein Reduktionsmittel, wenn sie Elektronen abgibt. Dadurch fließen Elektronen von Anode zu Kathode und es entsteht eine Ladungsdifferenz, durch die der Strom fließt.
Wiederaufladbare Batterien sind solche, bei denen Elektroden aufgeladen werden können, im Gegensatz zu nicht wiederaufladbaren Batterien, bei denen diese chemische Reaktion nur für einige Zeit stattfinden kann. Danach kann die Anode keine Elektronen mehr abgeben und die Batterie verliert ihre Energie.
Die meisten Batterien haben aus diesem Grund ein Oxidelement an der Kathode und ein Element an der Anode. Die Anode verliert ein Elektron, das die Kathode akzeptiert, und dies initiiert den Elektronenfluss, der die Ladung in der Batterie fließen lässt. Alle gängigen Batterien, einschließlich Triple-A-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien, basieren auf diesem Konzept unter Verwendung verschiedener Elemente.
Die meisten Elemente im Periodensystem wurden auf ihre Verwendung in Batterien getestet, und diese Elemente sind häufig auf der Erde zu finden. Die Fülle dieser Elemente und ihre Effizienz bei der Verwendung von Batterien haben zur Entwicklung verschiedener Arten von wiederaufladbaren Batterien für die zukünftige Verwendung geführt.
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