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锂电池会有什么发展历史呢?

  电池器件的起源或许要从莱顿瓶的发现开始。莱顿瓶[1]最早于1745年由荷兰科学家彼得·穆森布羅克(Pieter van Musschenbroek)发明。莱顿瓶(Leyden jar)实际上就是一种原始的电容器器件,它由被绝缘体隔开的两个金属片构成,上方的金属棒则是用来储存和释放电荷的,当你触碰棒上金属小球时,莱顿瓶就可以存储或释放内部的电能,而且其原理和制备简单,有兴趣的人可以自己在家都能亲手制作,但是由于其简陋的原理,它自放电现象较为严重,一般几小时到几天就会放完全部电量。然而莱顿瓶的出现标志着对电的研究到了一个新的阶段。

  莱顿瓶

  1790年代,意大利科学家伽伐尼(Luigi Galvani)发现利用锌线和铜线连接青蛙腿发现了青蛙腿会抽动,因而提出了“生物电”的概念,这一发现引起了意大利科学家伏打(Alessandro Volta)的反对,伏打认为青蛙腿的抽动是来自于金属产生的电流而不是青蛙身上的电流。为了反驳伽伐尼的理论,伏打提出了他著名的伏打电堆[2]。伏打电堆由锌片和铜片组合而成中间夹着盐水浸湿的硬纸板,这是最早提出的化学电池的原型。

松下蓄电池

 

  伏打电堆

  到了1836年英国科学家丹尼尔(John Frederic Daniell)为了解决电池产生气泡的问题,发明了丹尼尔电池[3],丹尼尔电池基本有着现代化学电池的基本形式,它由两个部分组成,正极部分为浸在硫酸铜溶液中的铜,另一部分为浸在硫酸锌溶液中的锌。最初的丹尼尔电池为在一个铜制的罐子中注满硫酸铜溶液并在其最中央插入一个陶制的多孔的圆柱形容器,在这个陶制的容器中有一个作为负极的锌棒和硫酸锌溶液,陶制容器上的小孔则允许两种溶液进行离子的交换。现代的丹尼尔电池则多用盐桥或者半透膜来达到这一效果。丹尼尔电池在当初的一段时间内被用来作为电报网络的电源使用直到被后来的干电池所取代还。

  丹尼尔电池

  至此电池的基本形式已经确定了下来,其包括了正极,负极以及电解液。在这样的一种基础上电池在之后的100年内进行了较快速的发展,出现了很多新的电池体系,其中包括1856年法国科学家普兰特(Gaston Planté)发明了铅酸蓄电池[4],铅酸蓄电池因为其输出电流较大和便宜的价格受到了广泛的关注,因而用在了很多移动设备上面,比如早期的电动车辆上面,它也常常被用来作为一些医院,基站等的备用电源。铅酸电池主要由铅,二氧化铅和硫酸溶液组成,其电压可达2V左右,即使到了现代,铅酸电池由于其技术成熟,价格便宜并且因为水性体系较为安全而没有被完全淘汰。

2020年8月10日 09:34
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