电池的过去和未来

【Written By SoTWild】

当你使用着电子产品，驾驶电动汽车时，是否曾注意到各种各样的电池？这些电池默默工作，为电子电路提供电力。那么，就让我们来看看小小的电池，它的过去和未来。（接下来列举部分电池）

各种电池

各电池的发明：

· 早期电池：

电池的诞生，基于人们对于获取持续而稳定的电流的需要。不过，电池的发明，是来源于一次青蛙的解剖实验所产生的灵感，多少有些偶然。

1780 年的一天，意大利解剖学家伽伐尼在做青蛙解剖时，两手分别拿着不同的金属器械，无意中同时碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，而如果只用一种金属器械去触动青蛙，就无此种反应。伽伐尼认为，出现这种现象是因为动物躯体内部产生的一种电，他称之为 “生物电”。

物理学家们竞相重复伽伐尼的实验，企图找到一种产生电流的方法。而意大利物理学家伏特在多次实验后则认为：伽伐尼的“生物电”之说并不正确，青蛙的肌肉之所以能产生电流，大概是肌肉中某种液体在起作用。

1799 年，伏特把一块锌板和一块银板浸在盐水里，发现连接两块金属的导线中有电流通过。于是，他就把许多锌片与银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸片，平叠起来。于是伏特成功制成了世界上第一个电池“伏特电堆”。

伏特电堆示意图

随后，英国的丹尼尔对电池进行改良，于 1836 年制造出 “本生电池” 和 “格罗夫电池” 等新型电池，但是当时的电池使用的都是电解液（如硫酸），因此搬运含有风险。

· 干电池：

干电池19世纪中期诞生。1860 年，法国的雷克兰士发明了碳锌电池，这种电池更容易制造，且最初的电解液逐渐被黏浊状类似糨糊的物质所取代，于是 “干” 性的电池出现了。

1887 年，英国人赫勒森发明了最早的干电池。相对于液体电池而言，干电池的电解液为糊状，不会溢漏，便于携带，因此获得了广泛应用。

· 可充电电池：

法国人普朗泰于 1860 年发明出用铅做电极的可充电电池。

1890 年，爱迪生发明可充电的铁镍电池。

1990 年前后发明了锂离子电池。它的实用化，使人们的移动电话、笔记本、计算器等携带型电子设备的重量和体积大大减小。

1995 年发明了聚合物锂离子电池。

……

现代主要电池：

· 锂电池：

锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。随着科学技术的发展，锂电池已经成为了主流。

锂电池（18650）

· 镍氢电池：

镍氢电池是一种性能良好的蓄电池。镍氢电池分为高压镍氢电池和低压镍氢电池。镍氢电池作为氢能源应用的一个重要方向越来越被人们注意。

低压镍氢电池的特点：

（1）电池电压为1.2~1.3V；
（2）能量密度高，是镉镍电池的1.5倍以上；
（3）可快速充放电，低温性能良好；
（4）可密封，耐过充放电能力强；
（5）无树枝状晶体生成，可防止电池内短路；
（6）安全可靠对环境无污染，无记忆效应等。

高压镍氢电池的特点：

（1）可靠性强。具有良好的比特性。
（2）循环寿命长，可达数千次之多。
（3）与镍镉电池相比，全密封，维护少。
（4）低温性能优良，在-10℃时，容量没有明显改变。

镍氢电池

· 铅酸蓄电池：

铅酸电池是一种电极主要由铅以及氧化铅制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。

一个铅酸电池的标称电压是 2.0V,能放电到 1.5V,能充电到 2.4V；在应用中，经常用 6 个单格铅酸电池串联起来组成标称是 12V 的铅酸电池，还有 24V、36V、48V 等。

铅酸蓄电池

未来研究方向：

随着电动汽车的浪潮席卷全球，各大车企纷纷发力布局。对于更好的电池的研究更是刻不容缓。接下来我将列举几种最具发展潜力的电池：

· 纳米锂电池：

技术发展使得电池容量不断扩大，但随之而来的是充电时间的延长，对充电速度也有了更高的要求。目前的主流电动车的慢充时间在 5 - 10 小时之间，快速充电能在 1 - 2 小时内充满，但长期使用会影响电池寿命。而世界上最快的特斯拉超级电站，仅需 40分钟 就能充电 80% ，但新加坡南洋理工大学发明了一种基于纳米管的新型电池，能在 2 分钟内充电 70% ，其使用寿命长达 20 年。