从青蛙腿到锂离子电池 电池200年跨越的技术壁垒 有多牛

沃德科学仪器　03-04 14:33

虽然很小的时候，我们就接触到了电池，但是真正用它做实验，还是在上初中物理实验课的时候。小小的一节电池，可以有风起云涌的能量，点亮黑暗，照亮光明。握在手里，让我们一起探秘电池200多年来的诞生、发展、现状、以及未来！

电池萌芽记：青蛙腿带来灵感

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，仿佛受到电流的刺激。而只用一种金属器械去触动青蛙，则没有此种反应。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”。

伽伐尼的发现引起了物理学家们的极大兴趣，他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。

电池诞生记：伏特电堆

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。用手触摸两端时，会感到强烈的电流刺激。伏特用这种方法成功制成了世界上第一个电池“伏特电堆”。这个“伏特电堆”实际上就是串联的电池组。

1836年，英国的丹尼尔对“伏特电堆”进行了改良，紧接着效果更好的“本生电池”和“格罗夫电池”等相继问世。然而在当时，无论哪种电池都需在两个金属板之间灌装液体，使电池的搬运很不方便，特别是蓄电池所用液体是硫酸，在挪动时很危险。

电池跳跃记：干性电池技术

干电池的鼻祖在l9世纪中期诞生。

1860年，法国的雷克兰士发明了碳锌电池，这种电池制造便捷，且最初潮湿水性的电解液逐渐被黏浊状类似糨糊的方式取代，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。

电池瓶颈记：干电池无法重新利用

在干电池技术的不断发展过程中，新的问题又出现了。人们发现，干电池尽管使用方便，价格低廉，但用完即废，无法重新利用。另外，由于以金属为原料容易造成原材料浪费，废弃电池还会造成环境污染。于是，能够经过多次充电放电循环。反复使用的蓄电池又成为新的方向。

电池突破记：铁镍电池和锂电池的崛起

1890年，爱迪生发明可充电的铁镍电池，1910年可充电的铁镍电池商业化生产。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，充电越来越便捷。

现在电池界最红的金属是“锂”。锂电池具有能量重量比高、电压高、自放电小、可长时间存放等优点，所以它在近30年中取得了巨大发展。我们用的计算机、计算器、照相机、手表中的电池都是锂电池。

锂离子电池的优势十分明显：工作电压高、体积小、质量轻、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负极之间跑来跑去来充电和放电。这个领域最牛的技术是“层叠电池结构”，也就是把好多个电池做成很薄的层然后叠在一起，这样可以用很小的体积达到很高的效率。

电池畅想记：

电池已经诞生了200多年，现在仍然在前进。无论是过去还是现在，电池的目标都没有改变：随时随地让人享受电能的巨大恩惠。

希望在未来，有一节小小的电池，其物理结构可以永远不会被破坏，能够自己利用风能、太阳能或者其它能源，给自身充电，电能永不枯竭。