电池技术的历史

目前的移动电子设备很大程度上与化学电池分离，化学电池是将化学能转化为电能的装置。目前，电池已习以为常，但对于18世纪的人类来说，这是不可思议的。电池作为19世纪初的神笔，是如何被人类认识的呢？为什么锂电池在消费电子行业占据主导地位。

沃尔特 电池 生在青蛙大腿上

当谈到化学时 电池确实有一个不可或缺的名字，那就是沃尔特，他的名字永远铭刻在人类的教科书中。沃尔特有一位老朋友加尔瓦尼，他是一位裂纹科学教授。当时，加尔瓦尼发现了一种奇特的生物现象：将刚死的青蛙的腿放在铜板上，用夹子夹住青蛙的大腿，大腿的肌肉就会抽动。碰巧的是，这个夹子是由金属锌制成的。伽伐尼认为，青蛙大腿内的体液中含有动物电，当金属接触到时，是一个放电过程。沃尔塔听到这话，却持相反的意见。伏特认为动物体液中不存在生物电，电流来自于两种不同金属与体液的接触。两个老朋友各有各的看法。

Volta 最终用一项发明证明了他的想法，Volt 堆，就是上面照片后面的物体之一。

防伏的过程非常简单经典，就是用浸过盐水的纸板代替青蛙大腿，先在两端用锌和银作为金属，然后引出银和锌金属作为电线，当输出电源时线路连接起来，就是产生电流。而且，用这种伏堆形式制作的电池，电压比较稳定，可以储存大量的电量。这是人类历史上的第一个电池。

1800年，沃尔特详细记录了制作的方法和过程，并与大家分享。拿破仑听说后也很感兴趣，并邀请沃尔特来解释他的发明。

显示屏上，伏特想向拿破仑展示伏特桩可以将铁丝烧红，使水起泡，而拿破仑也亲身体验了触电的感觉。

按照现代科学的分类，伏堆属于一次电池，即不能重复使用的电池。

干电池

我们比较熟悉的金属锂原电池是手表、计算器中经常使用的纽扣电池。它是典型的锂一次 电池.

锌锰干法 电池 是日常生活中常用的桶型干电池。

请注意，锂 电池 这里指的是一次干电池。表中的锂电池是以金属Li为负极、SOCl2为正极的一次锂电池。我们常说的锂电池是指可充电锂电池。

这就涉及到第二类电池，二次电池。

世界上第一块充电电池

1859年，法国人普兰特发现，当直流电通过浸在稀硫酸中的两块铅板时，两块铅板上会反复产生电动势，从而使 铅酸蓄电池。这种电池不仅储能密度高，而且通过充电可以多次使用。这就是人类历史上第一个可充电电池：铅酸电池。 铅酸电池 有2.4V、4V、6V、8V、12V、24V系列，容量从200mAh到3000Ah。

目前，电动汽车仍然使用很普遍 铅酸电池。

随后又开发出镍镉电池、镍氢电池。

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类型。可反复充放电500次以上。经济耐用。可为负载提供大电流，放电时电压变化小。是一种非常理想的直流电源电池。

镍镉电池最致命的缺点是，如果在充放电过程中处理不当，会出现严重的“记忆效应”，从而大大缩短使用寿命。所谓“记忆效应”是指电池在充电之前，电量还没有完全放完，会导致电池容量随着时间的推移而减少。另外，镉有毒，会造成重金属污染，因此镍镉电池不利于生态环境的保护。这些缺点使得镍镉电池基本脱离了数码设备电池的应用范围。

镍氢电池（Ni/MH）

它是镍镉电池的改良版，用可以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。储氢合金在一定温度和压力条件下能吸收和释放大量氢气，因此被形象地称为“吸氢海绵”。在强碱性电解质溶液中反复充放电并能长期稳定存在，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，我国稀土资源占世界总储量70%以上。镍氢电池的发展具有独特的优势。

现有镍氢电池的容量已经高于碱性电池（按体积计算）。以AA电池为例，镍氢电池的标称容量可以达到2900mAh，而碱性电池的容量只有~2100mAh，这当然比镍镉电池高得多。电池容量为1100mAh，但仍低于锂离子电池。

镍氢电池的缺点是比镍镉电池更贵。

锂电池

锂电池 是充电电池的皇冠。

锂二次电池长期以来在研究中非常热门，但迄今为止，以金属锂为负极的二次电池尚未投入生产。为什么？关键是安全。

如果使用金属锂，则放电过程与之前相同，而充电过程则相反。外电路向负极提供大量电子，锂离子在负极获得电子并析出。问题在于金属锂析出过程中会发生枝晶偏析，即形成枝晶状晶体，当枝晶足够长从正极连接到负极时，就会发生短路，导致电池短路。锂电池会爆炸。

因此，锂二次电池的发展此时遇到了巨大的瓶颈。研究人员必须找到一种可以吸收金属锂以防止枝晶偏析的物质来代替锂作为负极。这个伟大的想法起源于1981年的贝尔实验室，他们寻找的物质也是我们所熟悉的石墨。众所周知，石墨具有层状结构，因此锂金属很容易嵌入到石墨中，形成由C6Li组成的石墨层间化合物，避免了充电时锂枝晶偏析的问题，成功解决了二次电池的问题。安全问题直接导致了锂离子电池的生产。

优点 锂电池

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

比能量大，是镍镉电池的3-4倍，镍氢电池的2-3倍

循环寿命长，一般可以达到500次以上，甚至1000次以上，磷酸铁锂可以达到2000次以上

安全性能好，不含镉、铅、汞等污染环境的元素，无记忆效应

这些优点使得锂电池得到了压倒性的应用。在电动汽车、电动汽车、数码产品中都可以看到锂电池的身影。

科学技术造福人类。电池行业作为一个比较古老的行业，由于锂电池的出现，为新一轮技术革新创造了源源不断的动力。