電池的起源和發(fā)展史

關(guān)于電池的起源和發(fā)展史電池的誕生電池的誕生，基于人們對于獲取持續(xù)而穩(wěn)定的電流的需要。不過，電池的發(fā)明，是來源于一次青蛙的解剖實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的靈感，多少有些偶然。

1780年的一天，意大利解剖學(xué)家伽伐尼（Luigi

Galvani）在做青蛙解剖時(shí)，兩手分別拿著不同的金屬器械，無意中同時(shí)碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，仿佛受到電流的刺激，而如果只用一種金屬器械去觸動(dòng)青蛙，就無此種反應(yīng)。伽伐尼認(rèn)為，出現(xiàn)這種現(xiàn)像是因?yàn)閯?dòng)物軀體內(nèi)部產(chǎn)生的一種電，他稱之為“生物電”。

第2頁,共13頁，2024年2月25日，星期天電池的誕生伽伐尼的發(fā)現(xiàn)引起了物理學(xué)家們的極大興趣，他們競相重復(fù)伽伐尼的實(shí)驗(yàn)，企圖找到一種產(chǎn)生電流的方法。而意大利物理學(xué)家伏特（Alessandro

Volta）在多次實(shí)驗(yàn)后則認(rèn)為：青蛙的肌肉之所以能產(chǎn)生電流，大概是肌肉中某種液體在起作用。第3頁,共13頁，2024年2月25日，星期天電池的誕生為了論證自己的觀點(diǎn)，伏特把兩種不同的金屬片浸在各種溶液中進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這兩種金屬片中，只要有一種與溶液發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，金屬片之間就能夠產(chǎn)生電流。1799年，伏特成功制成了世界上第一個(gè)電池“伏特電堆”。這個(gè)“伏特電堆”實(shí)際上就是串聯(lián)的電池組。

第4頁,共13頁，2024年2月25日，星期天電池的誕生

1836年，英國的丹尼爾對“伏特電堆”進(jìn)行了改良，又陸續(xù)有效果更好的“本生電池”和“格羅夫電池”等問世。然而在當(dāng)時(shí)，無論哪種電池都需在兩個(gè)金屬板之間灌裝液體，搬運(yùn)很不方便，特別是蓄電池所用液體是硫酸，在挪動(dòng)時(shí)很危險(xiǎn)。第5頁,共13頁，2024年2月25日，星期天電池的誕生干電池的誕生

干電池的鼻祖在19世紀(jì)中期誕生。1860年，法國的雷克蘭士（George

Leclanche）發(fā)明了碳鋅電池，這種電池更容易制造，且最初潮濕水性的電解液，逐漸被黏濁狀類似糨糊的方式取代，于是裝在容器內(nèi)時(shí)，“干”性的電池出現(xiàn)了。

1887年，英國人赫勒森（Wilhelm

Hellesen）發(fā)明了最早的干電池。相對于液體電池而言，干電池的電解液為糊狀，不會溢漏，便于攜帶，因此獲得了廣泛應(yīng)用。

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如今，干電池已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)龐大的家族，種類達(dá)100多種。常見的有普通鋅-錳干電池、堿性鋅-錳干電池、鎂-錳干電池等。不過，最早發(fā)明的碳鋅電池依然是現(xiàn)代干電池中產(chǎn)量最大的電池。在干電池技術(shù)的不斷發(fā)展過程中，新的問題又出現(xiàn)了。人們發(fā)現(xiàn)，干電池盡管使用方便、價(jià)格低廉，但用完即廢，無法重新利用。另外，由于以金屬為原料容易造成原材料浪費(fèi)，廢棄電池還會造成環(huán)境污染。于是，能夠經(jīng)過多次充電放電循環(huán)，反復(fù)使用的蓄電池成為新的方向。

第7頁,共13頁，2024年2月25日，星期天電池的誕生事實(shí)上，蓄電池的最早發(fā)明同樣可以追溯到1860年。當(dāng)年，法國人普朗泰（Gaston

Plante）發(fā)明出用鉛做電極的電池。這種電池的獨(dú)特之處是，當(dāng)電池使用一段時(shí)間電壓下降時(shí)，可以給它通以反向電流，使電池電壓回升。因?yàn)檫@種電池能充電，并可反復(fù)使用，所以稱它為“蓄電池”。

第8頁,共13頁，2024年2月25日，星期天電池的誕生1890年，愛迪生發(fā)明可充電的鐵鎳電池，1910年可充電的鐵鎳電池商業(yè)化生產(chǎn)。如今，充電電池的種類越來越豐富，形式也越來越多樣，從最早的鉛蓄電池，鉛晶蓄電池，到鐵鎳蓄電池以及銀鋅蓄電池，發(fā)展到鉛酸蓄電池、太陽能電池以及鋰電池等等。與此同時(shí)，蓄電池的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，電容越來越大，性能越來越穩(wěn)定，充電越來越便捷。第9頁,共13頁，2024年2月25日，星期天電池的誕生鋰電池的產(chǎn)生

在電池這個(gè)領(lǐng)域，鋰離子電池和燃料電池成為最令人矚目的明星。

從上面的故事可以看出，整個(gè)電池的發(fā)展史也可以說是一個(gè)“試試各種金屬能不能造電池”的歷史?，F(xiàn)在電池界最紅的金屬是“鋰”。鋰是所有金屬里最輕的，比水還輕，而且特別活潑，需要保存在石蠟里。第10頁,共13頁，2024年2月25日，星期天實(shí)際上，當(dāng)初愛迪生就曾經(jīng)發(fā)明過鋰電池，但是由于鋰金屬的化學(xué)特性非?；顫姡沟娩嚱饘俚募庸?、保存、使用，對環(huán)境要求非常高，所以鋰電池長期沒有得到應(yīng)用?，F(xiàn)在，人們對電池“求賢若渴”，這些問題也就不是問題了。恰好鋰電池具有能量重量比高、電壓高、自放電小、可長時(shí)間存放等優(yōu)點(diǎn)，所以它在近30年中取得了巨大發(fā)展。我們用的計(jì)算機(jī)、計(jì)算器、照相機(jī)、手表中的電池都是鋰電池。

鋰電池組裝完成后電池即有電壓，不需充電。這種電池也可以充電，但循環(huán)性能不好，在充放電循環(huán)過程中，容易形成鋰枝晶，造成電池內(nèi)部短路，所以一般情況下這種電池是禁止充電的。第11頁,共13頁，2024年2月25日，星期天電池的誕生后來，索尼公司發(fā)明了以炭材料為負(fù)極，以含鋰的化合物做正極，在充放電過程中，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。

鋰離子電池的優(yōu)勢十分明顯：工作電壓高、體積小、質(zhì)量輕、能量高、無記憶效應(yīng)、無污染、自放