动力电池起源与发展--30年领先技术

电池的诞生是基于人们对获取持续而稳定的电流的需要，而电池的发明是源于一次青蛙解剖实验所产生的灵感，非常偶然。1780年的一天，意大利解剖学家路易吉·伽伐尼（Luigi Galvani）在做青蛙解剖时，双手分别拿着不同的金属器械，无意中两种金属器械同时碰到了青蛙的大腿，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，仿佛受到电流的刺激，而如果只用一种金属器械去碰触青蛙，就无此种反应。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。而意大利物理学家亚历山德罗·伏特（Alessandro Volta）在多次实验后则认为：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。为了论证自己的观点，伏特把两种不同的金属片浸在各种溶液中进行试验。结果发现，两种金属片中，只要有一种金属片与溶液发生了化学反应，金属片之间就能够产生电流。1799年，伏特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。

两种金属片加液体组成了电池最初的形态。由于电池中有液体，而且往往用的是硫酸，搬运很不方便，早期电池的应用非常有限。物理学家进一步发明了“干电池”，解决了运输的问题。1860年，法国的乔治·雷克兰士（George Leclanche）发明了碳锌电池，这种电池更容易制造，且液体的电解液逐渐被黏浊状类似糨糊的电解液所取代，“干”性电池出现了。1887年，英国人威廉·赫勒森（Wilhelm Hellesen）发明了最早的干电池。相对于液电池而言，干电池的电解液为糊状，不易溢漏，便于携带，因此得到了广泛应用。如今，干电池已经发展成为一个庞大的家族，种类有100多种。常见的有普通锌锰干电池、碱性锌-锰干电池、镁-锰干电池等。不过，最早发明的碳锌电池依然是现代干电池中产量最大的电池。

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，无法重复利用。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，反复使用的蓄电池成为新的研究方向。事实上，蓄电池的最早发明同样可以追溯到1860年。当年，法国人加斯顿·普朗特（Gaston Plante）发明了用铅做电极的电池。这种电池的独特之处是，当电池使用一段时间电压下降时，可以给它通以反向电流，使电池电压回升。因为这种电池能充电，并可反复使用，所以称它为“蓄电池”。1890年，爱迪生发明了可充电的铁镍电池，1910年可充电的铁镍电池商业化生产。如今，充电电池的种类越来越丰富，形式也越来越多，从最早的铅蓄电池、铅晶蓄电池到铁镍蓄电池以及银锌蓄电池，发展到铅酸蓄电池、太阳能电池以及锂离子电池等。与此同时，蓄电池的应用领域也越来越广，电容越来越大，性能越来越稳定，充电越来越便捷。在电池领域，锂离子电池和燃料电池成为最令人瞩目的“明星”。(www.xing528.com)

从上面的介绍可以看出，整个电池的发展史可以说是一段“试试各种金属能不能造电池”的历史。现在电池界最“红”的金属是“锂”。锂是所有金属里分子量最小的，质量比同分子量的水还轻，而且化学性质非常活泼，需要保存在石蜡里。实际上，爱迪生就曾经发明过锂电池，但是锂金属的化学性质非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用对环境的要求非常高，所以锂电池在当时没有得到应用。现在，人们对电池的需求和要求增加，恰好锂电池具有能量质量比高、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。锂电池组装完成后电池即有电压，不需充电。但锂电池虽然可以充电，但循环性能不好，在充放电的循环过程中，容易形成锂枝晶，造成电池内部短路，所以一般情况下锂电池是禁止充电的。后来，索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物为正极，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子存在，这就是锂离子电池。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”来完成充电和放电。在锂电池研发领域最值得称赞的技术是“层叠电池结构”，也就是把充放电模块做成很薄的层，然后把多个层叠在一起，这样就可以用很小的体积达到较高的效率。所以，锂离子电池被广泛应用于汽车、笔记本电脑、手机等行业。