电池科普：电池发展历史，电池是如何发明的？

青蛙大腿上出生的伏特电池

提到化学电池，有一个名字确实少不了，那就是伏特，他的名字也被永远刻在人类的教科书里。伏特有位老朋友，叫做伽伐尼，是一位解破学的教授。当时伽伐尼发现了一个奇特的生物学现象：将刚死的青蛙的腿放在铜板上，用夹子夹到青蛙大腿是，大腿的肌肉会抽动一下。碰巧的是，这个夹子是用金属锌制作的。伽伐尼认为是青蛙大腿的体液里面含有动物电，而当金属接触后，是一个放电过程。当伏特听到这个观点后，却持相反的意见。伏特认为动物体液里面没有生物电，电流来自两种不同的金属与体液的接触。两个老朋友各持己见。

伏特最终用一项发明来证实了自己的想法，那就是伏特堆，上图后面的物件之一。

伏特证明的过程非常简洁和经典，就是将青蛙大腿替换成沾满盐水的硬纸板，分别先用锌和银作为两端金属，再将银和锌金属作为导线引出，当引出电源线相接时，就是产生电流。而且这种伏特堆的形式制作的电池，电压相对稳定，储存的电量也多，这就是人类历史上第一个电池。

1800年，伏特将其制作的方法和过程详细得记录下来和大家分享。拿破仑听说后也非常感兴趣，专程邀请伏特去讲解他的发明。

在展示上，伏特想拿破仑展示了伏特堆可以将铁丝烧红，使得水冒泡，同时拿破仑还亲自体验一次触电的感觉。

市面上的干电池

我们比较熟悉的金属锂一次电池是手表，计算器经常使用的纽扣电池，它是典型的锂一次电池。

锌锰干电池是日常生活中常用的圆桶干电池。

注意这里的锂电池是指一次干电池，表格中的锂电池就是使用金属Li作为负极，SOCl2作为正极的一次锂电池。而我们常说的锂电池是指可反复充电的锂电池。

世界上第一个可充电电池

1859年，法国人普兰特，发现直流电通过浸在稀硫酸中的两块铅板时，在这两块铅板上能够重复地产生电动势，以此制成了铅酸蓄电池。 这种电池，不仅储能密度高，而且可以通过充电多次使用。这就是人类历史上第一款可充电电池：铅酸蓄电池。铅酸电池有 2.4 伏，4 伏，6 伏，8 伏，12 伏，24 伏系列，容量从 200 毫安时到 3000 安时。

目前很对电动车仍在使用铅蓄电池。

镍镉电池

镍镉电池的正极材料由氧化镍粉和石墨粉组成；负极材料由氧化镉粉和氧化铁粉组成。镍镉电池是最早应用于手机的电池种类，它可重复 500 次以上的充放电，经济耐用，可为负载提供大电流，而且放电时电压变化很小，是一种非常理想的直流供电电池。

镍镉电池最致命的缺点是：在充放电过程中如果处理不当，会出现严重的“记忆效应”，使得服务寿命大大缩短。所谓“记忆效应”就是电池在充电前，电池的电量没有被完全放尽，久而久之将会引起电池容量的降低。此外，镉是有毒的，会产生重金属污染，因而镍镉电池不利于生态环境的保护。这些缺点使得镍镉电池已基本被淘汰出数码设备电池的应用范围。

镍氢电池（Ni/MH）

它是由镍镉电池改良而来的，其以能吸收氢的金属代替镉（Cd）。镍氢电池的诞生归功于储氢合金的发现，储氢合金在一定的温度和压力条件下可吸放大量的氢，因此被形象地称为“吸氢海绵”，其中有些储氢合金可以在强碱性电解质溶液中，反复冲放电并长期稳定存在，从而提供了一种新型负极材料，并在此基础上发明了镍氢电池。储氢合金的主要来源是稀土，而中国的稀土资源占世界总储量的 70％以上，发展镍氢电池具有得天独厚的优势。

现有的镍氢电池的容量已高于碱性电池（以体积计），以 AA 电池为例，镍氢电池标示容量可达 2900mAh，而碱性电池只有~2100mAh，当然也远高于镍镉电池的 1100mAh，但仍未及得上锂离子电池。

镍氢电池的缺点是价格比镍镉电池要贵，性能比锂电池要差。

锂电池

锂电池可谓是充电电池中的王冠。

锂二次电池曾经在很长的一段时间内研究的都非常热门，但至今以金属锂为负极的二次电池都没有投入生产，这是为什么呢？关键是安全问题。

如果使用金属锂，放电过程与前面相同，充电时过程相反，外电路给负极提供了很多电子，锂离子在负极获得电子而析出，问题就出在金属锂析出的过程发生了枝晶偏析，即形成了树枝状的晶体，等树枝长的足够大便从正极连到了负极，发生了短路，锂电池便要发生爆炸。

锂电池的优势

电压高，单体电池的工作电压高达 3.7-3.8V（磷酸铁锂的是 3.2V），是镍镉电池、镍氢电池的 3 倍

比能量大，3-4 倍于镍镉电池，2-3 倍于镍氢电池

循环寿命长，一般均可达到 500 次以上,甚至1000 次以上，磷酸铁锂的可以达到 2000 次以上

安全性能好，不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素，无记忆效应

这些优点导致锂电池的应用铺天盖地的展开，电动车，电动汽车，数码产品，你都可以看到锂电池的身影。

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