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US蓄电池的原材料-矿元素

来源:管理员 发布时间:2023-02-23 17:05:06 点击:
铝是一种银白色、质软、无磁性的金属,符号为Al。它源自铝土矿,是地壳中含量仅次于氧和硅的第三大元素。当暴露在空气中时,铝会形成钝化层,保护金属免受腐蚀。铝在某些锂离子电池中用作阴极材料。
锑是一种脆性有光泽的白色金属元素,符号为Sb。它于公元前 3000 年被发现,并被误认为是铅。主要生产国是中国,这种金属用于铅酸电池,以加强铅板、减少维护和提高性能。其他应用包括防火材料、生产低摩擦应用、通过将 Sb 与其他合金混合和构建半导体来改善材料特性。
镉是一种柔软的蓝白色金属,符号为 Cd。镉于 1817 年在德国被发现,是锌生产的副产品,被用作颜料和镀钢以抵抗腐蚀。镉被用作镍镉电池的阳极材料,但有害物质限制指令禁止电池用于商业用途。
钙是一种软灰色碱金属,符号为 Ca,由 Humphry Davy (1778–1829) 发现。它是地壳中质量第五丰富的元素,对生物体构建骨骼、牙齿和贝壳起着至关重要的作用。钙可提高铅酸电池中铅板的机械强度并提高性能。
氯化物 氯离子是一种带负电的离子,当氯获得电子或当氯化氢溶解在水或其他溶剂中时形成。氯化物盐,如氯化钠,用作食盐和保存食物。氯化物也存在于体液和电池电解液中。
按质量计算,铁是地球上最常见的元素。符号 Fe 来自拉丁语“ferrum”。自古以来就使用铁金属,尽管熔化温度较低的铜合金出现在铁之前。纯铁比较软,用碳可以硬化。铁化合物在生物学中起着重要作用,也用于锂铁磷酸盐电池。
带领 铅是碳族中一种柔软、有延展性的重金属,符号为 Pb。它用于铅酸电池、子弹和砝码以及辐射屏蔽。铅在所有稳定元素中的原子序数最高,摄入后会中毒;它会损害神经系统并导致大脑功能紊乱。铅中毒在古罗马、希腊和中国都有记载。(参见BU-703:电池的健康问题。)
符号为Mn的锰是通过开采铁和其他矿物生产的。这种金属相对丰富,除北美外在世界范围内都有开采。钢铁制造使用了大约 90% 的锰产品;剩下的 10% 用于特种化学品和农业。高品位、高纯度锰对锂离子电池的需求不断增长。锰以希腊的“氧化镁”地区命名,那里发现了这种黑色矿物。锰用于防止钢铁腐蚀,并用作锂离子电池、锌碳电池和碱性电池的阴极材料。
符号为 Ni 的镍是一种银白色光泽金属,略带金色。它可以追溯到公元前3500年。镍主要局限于较大的镍铁陨石中;在地球上,它与铁结合在一起。神话将镍这个名字与老尼克联系起来,老尼克是一个淘气的侏儒,他认为铜镍矿石无法提炼成铜。镍非常适用于电池电极。
银 (Ag) 是一种柔软、白色、有光泽的金属,具有所有金属中最高的导电性和导热性。它自然发生,但大部分是作为铜、金、铅和锌精炼的副产品生产的。白银与更有价值的黄金一起用于货币硬币。在工业上,白银用于太阳能电池板和水过滤,以及珠宝和高价值银器。其他用途是电触点和导体、镜子、窗户涂层、照相胶片和 X 射线。在医学上,银化合物用作添加到绷带和伤口敷料中的消毒剂。银锌电池中也含有银。
钠,符号Na,是一种柔软的银白色高活性金属,属于元素周期表中的六种元素,其外壳只有一个电子。通过提供电子,原子带正电。钠是地壳中第六丰富的元素,但来自矿物质。它首先由 Humphry Davy 于 1807 年通过电解氢氧化钠分离出来。钠化合物用于制皂和除冰剂,别忘了,我们餐桌上还有食用盐。它是生物和植物的必需元素;它还用于钠硫和锂硫电池。
尖晶石 尖晶石是一种坚硬的玻璃状矿物,由镁和铝的氧化物组成,形成三维化学结构。尖晶石被称为红宝石,现在属于最著名的宝石,有红色、蓝色、绿色、黄色、棕色和黑色。锰基锂离子电池由尖晶石结构组成,其中正极在初始形成后形成三维骨架。尖晶石电池以低电阻着称。
硫磺(或 Sulphur)是一种亮黄色的非金属化学元素,符号为 S。它天然存在,因其独特的颜色和形状而受到矿物收藏家的追捧。硫磺在古印度、希腊、中国和埃及为人所知;圣经称它为硫磺,意思是燃烧的石头。硫磺有腐烂鸡蛋的气味;燃烧硫磺产生的烟雾用于熏蒸和作为治疗剂。硫磺是最好的火药,也用于火柴、杀虫剂和杀菌剂。最大的工业用途是肥料,因为它是所有生命的必需元素。过去从盐丘中提取,几乎所有的硫现在都是天然气和石油生产的副产品。硫化合物也用于钠硫电池。
名字来源于希腊神话中的反派坦塔罗斯。钽 (Ta) 是一种稀有、坚硬、蓝灰色、有光泽的过渡金属,具有高度耐腐蚀性,通常用于电子元件,例如电容器和大功率电阻器。电容器的介电层非常薄,可以在小体积内实现高电容。

非洲是钽的主要供应国,但这种情况可能会改变,因为钽是锂矿开采的副产品,在澳大利亚的产量正在增加。在高温等苛刻环境下,对钽电容器的需求不断增长。物联网 (IoT)、5G 基础设施和自动驾驶汽车是钽电容器的进一步增长领域。
锡 (Sn) 是一种银色、有延展性的金属,在空气中不易氧化。继古代青铜之后出现,公元前600年产生了第一个纯金属锡。今天,它与许多合金相结合,最著名的是锡/铅焊料和钢的耐腐蚀镀锡。低毒性使镀锡金属适用于食品包装。锡也存在于电池中。
钛酸盐 钛酸盐通常是指由钛氧化物组成的无机化合物。这些材料是白色的,熔点高,适合熔炉。钛酸盐还用于一些锂基电池的正极材料。钛酸锂电池可以轻松快速充电。它们比带有石墨阳极的普通锂离子电池更耐用,但能量更少且更昂贵。
钒是一种坚硬的银灰色金属,符号为 V。钒于 1801 年在墨西哥被发现,存在于大约 65 种矿物中,一旦分离,钒就会形成稳定的氧化层。钒也天然存在于化石燃料矿床中,在中国和俄罗斯由炼钢炉渣和其他副产品(包括铀矿开采)生产。钒用于特种钢合金,例如高速工具,包括液流电池. 钒价格上涨的部分原因是南非和俄罗斯关闭矿山导致供应减少,以及中国与钢铁市场相关的停工以及更严格的环境法,其中还包括禁止进口含钒雄鹿. 除了液流电池,钒还用于高强度螺纹钢和其他优质钢材。美国伦斯勒理工学院正在试验通过用二硫化钒代替氧化钴来提高锂离子电池的充电率。
锌 (Zn) 在化学上与镁相似;将锌与铜结合会变成黄铜,这种合金自公元前 10 世纪在犹太和公元前 7 世纪就已在希腊使用。直到 12 世纪的印度和欧洲的 1500 年代后期,锌金属才大规模生产。到 1800 年,Luigi Galvani 和Alessandro Volta揭示了用于电池的锌的电化学性质。其他用途是铁和轻金属铸件的耐腐蚀镀锌。它也是去屑洗发水的成分。锌是我们身体发育和健康的必需矿物质。缺锌影响着发展中国家约 20 亿人。症状是生长迟缓、性成熟延迟、易受感染和腹泻。过量的锌会导致嗜睡和缺铜。