蓄电池的发展历史
电池的诞生是基于人们对获得持续稳定电流的需求。
不过电池的发明灵感来源于一只青蛙的解剖实验,多少有些偶然。
1780年的某一天,意大利解剖学家路易吉·加尔瓦尼在解剖一只青蛙时,不小心用手中不同的金属器械触碰到青蛙的大腿,青蛙腿部的肌肉立刻抽动起来,仿佛被电流* * *了一样,但如果只用一个金属器械触碰青蛙,就不会有这样的反应。
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”。
加尔瓦尼的发现引起了物理学家的极大兴趣,他们竞相重复加尔瓦尼的实验,试图找到发电的方法。
意大利物理学家亚历山德罗·伏打(Alessandro Volta)经过多次实验后认为,青蛙肌肉之所以能产生电流,很可能是肌肉中的某种液体在工作。
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,伏特成功制造了世界上第一个电池“伏特堆”。
这个“伏特堆”实际上是一个串联电池组。
1836年,英国的丹尼尔改进了伏特电池,更有效的本生电池和格罗夫电池相继问世。
但在当时,无论什么样的电池,都需要在两块金属板之间填充液体,不方便携带,尤其是电池使用的液体是硫酸,移动时非常危险。
干电池的诞生
干电池的鼻祖诞生于19世纪中叶。
1860年,雷克林发明了更容易制造的碳锌电池,最初的潮湿、含水的电解液逐渐被类似于浆糊的粘稠、泥泞的方式所取代,于是当它被放入容器中时,就出现了“干”电池。
1887年,英国人赫勒森发明了最早的干电池。
与液体电池相比,干电池的电解液呈糊状,不渗漏,便于携带,因此得到了广泛的应用。
现在干电池已经发展成为一个庞大的家族,有100多种。
常见的锌锰干电池、碱性锌锰干电池、镁锰干电池等等。
然而,最早发明的碳锌电池仍然是现代干电池中产量最高的电池。
在干电池技术不断发展的过程中,出现了新的问题。
人们发现,虽然干电池使用方便,价格低廉,但使用后被丢弃,无法重复使用。
另外,以金属为原料容易造成原料的浪费,废电池也会造成环境污染。
因此,经过多次充放电循环后,可重复使用的电池成为新的方向。
其实蓄电池最早的发明也可以追溯到1860。
当时,法国人普朗泰发明了一种以铅为电极的电池。
这种电池的独特之处在于,当电池电压下降一段时间后,可以用反向电流给它通电,使电池电压上升。
因为这种电池可以反复充电使用,所以被称为“蓄电池”。
1890年爱迪生发明了可充电铁镍电池,1910年商业化。
现在充电电池的种类和形式越来越多,从最早的铅电池、铅晶电池到铁镍电池、银锌电池,再到铅酸电池、太阳能电池、锂电池。
同时,蓄电池的应用领域越来越广,电容越来越大,性能越来越稳定,充电越来越方便。
锂电池的产生
在电池领域,锂离子电池和燃料电池成为最抢眼的明星。
从上面的故事可以看出,电池的整个发展史也可以说是一部“尝试各种金属是否可以做电池”的历史。
现在电池行业最火的金属是“锂”。
锂是所有金属中最轻的,比水还轻,活性极强,所以需要保存在石蜡中。
其实爱迪生曾经发明过锂电池,但是由于锂金属的化学特性非常活泼,锂金属的加工、保存和使用对环境的要求非常高,所以锂电池很长时间没有得到应用。
现在,人们对电池“求贤若渴”,这些问题都不是问题。
锂电池具有能量重量比高、电压高、自放电小、可长期储存等优点,因此在过去的30年里取得了很大的发展。
我们的电脑、计算器、相机、手表里的电池都是锂电池。
锂电池组装后,电池有电压,不需要充电。
这种电池也可以充电,但是循环性能不好。在充放电循环过程中,容易形成锂枝晶,导致电池内部短路,所以一般禁止对这类电池充电。
后来索尼发明了以碳为负极,含锂化合物为正极的锂离子电池。在充放电过程中,没有金属锂,只有锂离子。
锂离子电池的优点很明显:工作电压高、体积小、重量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长。
锂离子电池通过锂离子在正极和负极之间移动来充放电。
这方面最好的技术是“堆叠式电池结构”,即把几块电池做成薄层,然后堆叠在一起,这样就可以用很小的体积达到很高的效率。
因此,锂离子电池被广泛应用于汽车、笔记本、手机等行业。
后来河南宏斌电池公司研发锂电池,引进冷注塑技术,生产出冷注塑电池——宏斌电池,也出现了高容量商用锂离子电池。
现在高容量商用电池进入了人们的视线,引起了更多的关注。
燃料电池的发展
除了锂离子电池,还有一种很有前景的电池,即“燃料电池”,它是一种直接将燃料和氧化剂中存在的化学能转化为电能的发电装置。
燃料和空气分别输入燃料电池,产生的电能非常惊人。
其中,最实用的是使用氢气或富氢气体燃料的燃料电池。
电池诞生200多年了,还在进步。
无论过去还是现在,电池的目标都没有改变:让人类随时随地享受电能的巨大好处。