電池內(nèi)的元素都有什么作用
電池使用各種元素,這些元素是從地殼中收獲的。令人深思的是,大多數(shù)這些材料也被植物和生物共享。我們是由星塵制成的,任何成長和移動的東西都來自這些資源。與所有生物一樣,電池的物質經(jīng)過仔細選擇,并以適量的方式進行,以實現(xiàn)和諧的互動。一部分太多可能會破壞良好的平衡。下面羅列出的一些電池的主要原料,大家來了解一下:
鋁:鋁是一種銀白色,柔軟的非磁性金屬,符號為Al。它來自鋁土礦,是氧氣和硅之后地殼中第三元素。當暴露在空氣中時,鋁形成鈍化層,保護金屬免受腐蝕。鋁在一些鋰離子電池中用作陰極材料。
銻:銻是一種脆性有光澤的白色金屬元素,符號為Sb。它是在公元前3000年發(fā)現(xiàn)的,并且誤認為是鉛。主要生產(chǎn)商是中國,用于鉛酸電池,以加強鉛板,減少維護和提高性能。其他應用是防火材料,產(chǎn)生低摩擦應用,通過將Sb與其他合金混合并構建半導體來改善材料特性。
鎘:鎘是一種柔軟的藍白色金屬,符號為Cd。鎘是1817年在德國發(fā)現(xiàn)的,是鋅生產(chǎn)的副產(chǎn)品,用作顏料,并在鋼上鍍以抵抗腐蝕。鎘被用作鎳鎘電池的陽極材料,但有害物質限制指令禁止將電池用于商業(yè)用途。
鈣:鈣是一種軟灰色堿性金屬,具有符號Ca,由Humphry Davy(1778-1829)發(fā)現(xiàn)。它是地殼中質量第五元素,對生物體構建骨骼,牙齒和貝殼起著至關重要的作用。鈣改善了鉛酸電池中鉛板的機械強度并提高了性能。
氯化物:氯是一種帶負電的離子,當氯獲得電子或氯化氫溶解在水或其他溶劑中時形成。氯化鈉鹽,例如氯化鈉,用作食鹽并保存食物。氯化物存在電池的電解質中。
鐵:鐵是地球上最常見的元素。符號Fe來自拉丁語“ferrum?!辫F金屬自古以來就被使用過,雖然熔化溫度較低的銅合金在鐵之前出現(xiàn)過。純鐵相對較軟,可以用碳硬化。鐵化合物在生物學中起重要作用,也用于鋰、磷酸鐵、氧化物電池。
鉛:鉛是一種柔軟,可塑的重金屬,碳含量符號為Pb。它用于鉛酸電池,子彈和重物以及作為輻射屏蔽。鉛含有所有穩(wěn)定元素的原子序數(shù)最高,如果攝入則有毒; 它會損害神經(jīng)系統(tǒng)并導致腦部疾病。古羅馬,希臘和中國都記錄了鉛中毒。
錳:符號Mn的錳是通過開采鐵和其他礦物質生產(chǎn)的。除北美外,這種金屬相對豐富,在世界范圍內(nèi)開采。鋼鐵生產(chǎn)大約占錳產(chǎn)量的90%; 其余10%用于特種化學品和農(nóng)業(yè)。高品質,高純度的錳對鋰離子電池的需求日益增長。錳是以希臘“Magnesia”地區(qū)命名的,那里發(fā)現(xiàn)了黑色礦物。錳用于防止鋼腐蝕,并用作鋰離子電池,鋅 – 碳電池和堿性電池中的陰極材料。
鎳:帶有符號Ni的鎳是一種銀白色有光澤的金屬,帶有輕微的金色調。它可以追溯到公元前3500年。鎳主要局限于較大的鎳鐵隕石; 在地球上,它與鐵結合。神話將鎳的名字與老尼克聯(lián)系起來,老尼克是一個惡作劇的侏儒,他認為銅鎳礦石抵抗銅的精煉。鎳非常適合電池電極。
銀:銀(Ag)是一種柔軟,白色,有光澤的金屬,具有最高的導電性和導熱性。它天然存在,但大部分是銅,金,鉛和鋅精煉的副產(chǎn)品。銀被用作貨幣硬幣和更有價值的黃金。在工業(yè)中,銀被用于太陽能電池板和水過濾,以及珠寶和高價值銀器。其他用途是電觸點和導體,鏡子,窗口涂層,攝影膠片和X射線。在醫(yī)學中,銀化合物用作消毒劑,添加到繃帶和傷口敷料中。銀鋅電池也有銀。
鈉:鈉,符號為Na,是一種柔軟的銀白色高活性金屬,屬于元素周期表中的六種元素,外殼中含有一個電子。通過提供電子,原子變?yōu)閹д姾?。鈉是地殼中第六豐富的元素,但來自礦物質。它首先由Humphry Davy于1807年通過電解氫氧化鈉分離。鈉化合物用于制造肥皂和除冰劑,而且不要忘記在我們的餐桌上食用鹽。它是生物和植物的必需元素; 它也用于鈉硫和鋰硫電池。
尖晶石:尖晶石是一種堅硬的玻璃狀礦物,由鎂和鋁的氧化物組成,形成三維化學結構。尖晶石被稱為紅寶石,現(xiàn)在屬于最著名的寶石,有紅色,藍色,綠色,黃色,棕色和黑色?;阱i的鋰離子電池由尖晶石結構組成,其中陰極形成在初始形成后出現(xiàn)的三維框架。尖晶石電池因其低電阻而聞名。
硫:硫(或硫)是一種亮黃色,非金屬化學元素,帶有符號S.它天然存在,并且由于其獨特的顏色和形狀而受到礦物收集者的追捧。硫在古印度,希臘,中國和埃及是眾所周知的; 圣經(jīng)將它稱為硫磺,意思是燃燒的石頭。硫磺有腐爛的雞蛋的氣味; 燃燒硫磺產(chǎn)生的煙霧用于熏蒸和作為治療劑。硫磺是最好的火藥,也用于火柴,殺蟲劑和殺菌劑。最大的工業(yè)用途是肥料,因為它是所有生命的基本要素。從過去的鹽丘中提取,幾乎所有的硫都是天然氣和石油生產(chǎn)的副產(chǎn)品。硫化合物也用于鈉硫電池。
錫:錫(Sn)是一種銀色,可延展的金屬,在空氣中不易氧化。在古代出現(xiàn)青銅器后,第一個純金屬錫是在公元前600年生產(chǎn)的。今天,它與許多合金相結合,最著名的是錫/鉛焊料和鋼的耐腐蝕鍍錫。低毒性使鍍錫金屬適合食品包裝。錫也存在于電池中。
鈦酸:鈦酸鹽通常是指由鈦氧化物組成的無機化合物。材料為白色,熔點高,適用于熔爐。鈦酸鹽也用于一些鋰基電池的陽極材料。
釩:釩是一種堅硬的銀灰色金屬,帶有符號V.墨西哥于1801年發(fā)現(xiàn),釩在約65種礦物中發(fā)現(xiàn),金屬在隔離后形成穩(wěn)定的氧化層。釩也天然存在于化石燃料礦床中,在中國和俄羅斯由鋼鐵冶煉渣和其他副產(chǎn)品(包括鈾礦開采)生產(chǎn)。釩用于特種鋼合金,如高速工具,包括Flow Battery。
鋅:鋅(Zn)在化學上類似于鎂;?將鋅與銅結合成黃銅,這種合金自公元前10世紀在猶太和公元前7世紀在希臘使用。直到印度的12世紀和歐洲的16世紀后期才開始大規(guī)模生產(chǎn)鋅金屬。到1800年,Luigi Galvani和Alessandro Volta揭示了電池用鋅的電化學性質。其他用途是鐵和輕金屬鑄件的耐腐蝕鍍鋅。它也是抗頭皮屑洗發(fā)水中的一種成分。鋅是我們身體發(fā)育和健康的必需礦物質。缺鋅影響了發(fā)展中國家約20億人。癥狀是生長遲緩,性成熟延遲,易受感染和腹瀉。過量的鋅會導致嗜睡和缺銅。