我們的世界不能沒有「Li」(上)

發展不過兩百年光景的鋰電池,今日人人生活不能沒有它。

說到電池,大家第一個會想到的是什麼?可能是最常用的AA/AAA電池,或是圓形粒狀的鈕扣型電池,又或者,還可能想到國中課本上教的,利用銅跟鋅還有食鹽水做出的伏特電池。

但這些電池,都已經不是最火的一線主打品,現在的當紅炸子雞,是人手一支的手機裡不能沒有的東西──鋰電池。

神速演進 鋰電池躍主打星

電池最早可以追溯到1786年義大利醫生伽伐尼的解剖青蛙實驗。他在實驗過程中發現,用銅鉤與鐵板接觸蛙腿時,會引起痙攣、產生蛙腿抽搐的現象,也就是所謂的「生物電」。而伏特則延伸生物電的概念加上瑞士科學家蘇爾澤的實驗理論,在1800年創造出了伏特電池,也就是利用銅片和鋅片,中間夾上含鹽水的布片,交替相疊,就能產生電荷、進行發電。

不過電池演進至今,現在最熱門的鋰電池,歸根究柢得算是愛迪生的發明。愛迪生在1904年用氫氧化鈉代替硫酸,利用鎳、鐵等金屬代替鉛,製作出世界上第一個鎳鐵電池,增長了電池的壽命。1958年,哈里斯提出了採用「有機電解質」作為鋰金屬原電池的電解質。5年後,在波士頓召開的電化學學會冬季會議上,便把性質活潑的「鋰」引導到電池設計中,成為鋰電池的雛形。

電池最早可以追溯到1786年義大利醫生伽伐尼的解剖青蛙實驗。

商業化開路 材料革新多用途

現在手錶、計算機或電腦主機板裡面使用的,就是典型的鋰錳一次電池。不過,這種鋰電池不能充電,有點不環保,科學家們不斷嘗試研發,讓鋰電池還能二次充電。到了1980~1990年,透過電池材料的革新,鋰離子電池快速發展,日本索尼率先獲得了這種電池的專利權,並將該技術重新命名為「Li-ion」,是鋰電池商業化的先鋒。

從產業面來看,鋰電池包括上游材料、電池製造、組裝,再進入各種裝置如電腦、手機、汽車等運用,而一顆鋰電池有50%的成本(平均125~175美元)是耗費在電池芯上。在材料的部分則分為正極材料、負極材料、正負極板、電解液、隔離膜、外包裝等,其中,又以正極材料價格最貴,也是影響鋰電池能量密度、安全性、循環壽命等性能的重要元素。

所以,發展不過兩百年光景的鋰電池,如何從一條會抽搐的蛙腿,到今日人人生活不能沒有它,甚至連時下最夯的電動車還有儲能系統,都必須靠鋰電池來撐場,下回就讓我們從材料看起~

點我看下集:我們的世界不能沒有「Li」(下)

 

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