电池的发展历程

在古代,人类可能一直在不断地研究和试验“电”这种东西。1932在伊拉克巴格达附近发现了一个被认为有几千年历史的陶瓶。它有一根铁棒插在一个铜圆筒里——可能是用来储存静电的,但瓶子的秘密可能永远不会泄露。不管制作这个陶瓶的祖先是否了解静电,可以肯定的是,古希腊人绝对了解。他们知道如果你摩擦一块琥珀,你可以吸引轻的物体。18世纪四五十年代,发电装置的改进和大气电现象的研究引起了物理学家的广泛兴趣。

1745普鲁士的克里斯特用电线把摩擦产生的电引到有钉子的玻璃瓶里。当他用手碰到钉子时,他被重重地撞了一下。

也许是受这一发现的启发,荷兰莱顿大学的梅森·布洛克在1746年发明了收集电荷的“莱顿瓶”。他想找到一种省电的方法,因为他看到他收集的电很容易在空气中消失。有一天,他把一个桶挂在空中,接上电机,用一根铜线从桶里引出,浸入一个装满水的玻璃瓶里。他让一名助手一只手拿着玻璃瓶,而梅森·布洛克则用力摇晃着马达。这时,他的助手不小心用枪管打到了对方的手。他突然感到一阵强烈的电击,大叫起来。梅森·布罗克然后和他的助手交换位置,让他摇动马达。他一手拿着水瓶,一手摸着桶。

1780年,意大利解剖学家路易吉·加尔瓦尼解剖一只青蛙时,不小心用手中不同的金属器械触碰到青蛙的大腿,青蛙腿部的肌肉立即抽动,仿佛受到电流刺激,但如果只用一个金属器械触碰青蛙,就不会有这种反应。加尔瓦尼认为,这种现象是由动物体内产生的一种电引起的,他称之为“生物电”。

伽伐尼的发现引起了物理学家的极大兴趣,他们竞相重复连枷瓦尼的实验,试图找到一种发电的方法。经过多次实验,意大利物理学家伏特认为伽伐尼的“生物电”不正确,青蛙的肌肉起作用。为了证明他的观点,伏特将两种不同的金属片浸入不同的溶液中进行实验。发现两种金属片只要有一种与溶液反应,金属片之间就能产生电流。

1799年,意大利物理学家伏特将一块锌板和一块马口铁浸入盐水中,发现连接两种金属的导线中有电流通过。于是,他在锌和银之间放了许多块浸过盐水的绒布或纸,然后把它们叠平。当你用手触摸两端时,你会感觉到强烈的电流刺激。就这样,伏特成功做出了世界上第一块电池——“伏特堆”。这个“伏特堆”实际上是一个串联电池组。它成为早期电学实验和电报的电源。

1836年,英国的丹尼尔改进了“伏桩”。他用稀硫酸作电解液,解决了电池极化问题,制成了第一个不极化、能保持电流平衡的锌铜电池。此后,这些电池的电压随着使用时间的延长而下降。

当电池电压在使用一段时间后下降时,电池电压上升。因为这种电池可以反复充电使用,所以被称为“蓄电池”。

但是无论什么样的电池都需要在两块金属板之间填充液体,携带起来非常不方便,尤其是电池使用的液体是硫酸,在移动的时候非常危险。

也是在1860年,雷克林发明了世界上广泛使用的电池的前身(碳锌电池)。它的负极是锌和汞的合金棒(锌伏原型电池的负极,被证明是负极的最佳材料之一),而它的正极是多孔杯中粉碎的二氧化锰和碳的混合物。一根碳棒作为集电器插入这种混合物中。负极棒和正极杯都浸在作为电解液的氯化铵溶液中。这个系统被称为“湿电池”。Reclin制造的电池简单但便宜,所以直到1880才被改进的“干电池”取代。负极改进成了锌罐(也就是电池的外壳),电解液变成了糊状而不是液体。基本上,这就是我们现在所知道的碳锌电池。

1887年,英国人赫勒森发明了最早的干电池。干电池的电解液是糊状的,不会渗漏,携带方便,所以得到了广泛的应用。

1890年,托马斯·爱迪生发明了可充电铁镍电池。