鋰:能源界的小個子大明星

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中化學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

我們知道,手機(jī)里的電池一般都是鋰電池。那么,什么是鋰呢?

手機(jī)

鋰是一種銀白色的金屬元素,質(zhì)軟,是密度最小的金屬,被人們用于原子反應(yīng)堆、制輕合金及電池等。

鋰是可燃的金屬,1克鋰和氧氣發(fā)生反應(yīng)時,會釋放43.18千焦的熱量,比鋁的足足多了1.72倍。不過,這個現(xiàn)象也只能表明鋰是一種“高能金屬”。

鋰被人們稱為“能源之星”,多半是因?yàn)樗谠幽茴I(lǐng)域中的優(yōu)秀表現(xiàn)。我們之所以能看到發(fā)光發(fā)熱的恒星,釋放出能量驚人的氫彈,都是因?yàn)楹司圩兊拇嬖。不過,如果想把核聚變拿來為人類服務(wù),在可控條件下實(shí)現(xiàn)能量的穩(wěn)定輸出,而不是在瞬間爆發(fā)殆盡,就要實(shí)現(xiàn)受控核聚變。

現(xiàn)在,人們研究得最成熟、最深入,實(shí)現(xiàn)的可能性最大的要數(shù)氫的兩種同位素——氘和氚的聚變反應(yīng)了。氘也叫重氫,含氘的水叫重水,可以從海水中提取。海水中重水含量大約占了0.015%,雖然這個數(shù)字很小,但是海水的總量是非常驚人的,所以氘的總量還是很可觀的?上У氖,地球上幾乎看不到天然氚的影子,如果采用人工制取,不僅程序繁瑣,成本也非常高。不過,這并不意味著核聚變就遙不可及。

聰明的科學(xué)家另想辦法,經(jīng)過多次研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)一個中子擊中鋰的同位素的一個原子后,會發(fā)生裂變反應(yīng),變成一個氚原子和一個氦原子。而我們可以從自然界中眾多含鋰的礦物中冶煉得到鋰,因此,核聚變反應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)就形成了。另外,在天空中實(shí)現(xiàn)“瞬間輝煌”的氫彈也是以氘化鋰作為燃料的。

氫彈

目前,受控核聚變?nèi)杂写罅康睦щy無法解決,離實(shí)際應(yīng)用還有很長的一段路要走。而在日常生活中,鋰的衍生品——鋰電池為我們的生活提供了強(qiáng)有力的能源支持。

按照字面意思理解,鋰電池就是指含有鋰的電池。鋰電池有兩類:一類是鋰金屬電池,屬于一次電池,通常是不可充電的;而鋰離子電池是可以充電的,屬于二次電池。在心臟起搏器等設(shè)備中,需要使用一種體積小、能量高、一次使用壽命長的電池。作為一種高能化學(xué)電池,鋰電池正好滿足了這些要求。

鋰電池

更多時候,可以反復(fù)充電的二次電池更能滿足人們的需求,比如手機(jī)、筆記本電腦、攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)。和其他種類的可充電電池相比,鋰離子電池重量輕、體積小、工作電壓高、壽命長、自放電率低、充放電快,成為許多電子產(chǎn)品的首選。另外,鋰離子電池沒有記憶效應(yīng),在充電前不必考慮電池中的電是否用完,可隨時充電。

此外,金屬鋰與鋁、鎂等金屬能制成超輕的鋁鋰合金、鎂鋰合金。對于航空航天工業(yè)來說,更輕的材料不僅可以帶來更快的飛行速度和更大的承載能力,而且能節(jié)省大量能源。以上種種優(yōu)勢都證明,鋰確實(shí)是名副其實(shí)的“能源之星”。


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