电池技术的未来发展与数码生活的质量追求

电池技术未来的发展程度决定着移动技术能在多大程度上满足人们对更高质量数码生活的追求。若想有一天电池不再成为我们享受数码生活的障碍，不再成为尴尬和麻烦的制造者，我们现在就要对它投以足够的重视和支持，并对它未来的发展抱以期望。

1.已知最早的“发电装置”

1932年，一个被认为有着数千年历史的酸液陶罐在伊拉克的巴格达附近被发现。它有一根插在铜制圆筒里的铁条，专家推测可能是用来储存静电的，据说还可产生1.5V的电力。这或许不能称为真正意义上的电池，有关瓶子的秘密也可能永远不被揭晓，但这起码证明人们从很早的时候起就关注电和电的应用了。

2.著名的青蛙试验

1780年11月的一天，意大利生物学家伽伐尼教授正在厨房里做菜。今天，他准备做的菜是烩蛙腿——这是一道传统的波洛尼亚名菜。教授是位解剖专家，操起手术刀来游刃有余，把一只只青蛙整治得十分妥帖。他的妻子柳契卡站在旁边看得津津有味。看着，看着，柳契卡也一时兴起，拿起一把小刀，用刀尖去拨弄一条蛙腿。刀尖触及蛙腿外露的神经时，死蛙突然颤抖了几下。“啊呀，青蛙又活了。”伽伐尼赶紧走过来，他注意到离桌子不远的地方，自己的助手正在调试一架起电机。“会不会是起电机打火而产生的感应？”想到这里，伽伐尼产生兴趣了。他立即调试起电机，使它连续打火，但却看不出死蛙有什么反应。这时，教授想起了富兰克林的话，大气中的电和莱顿瓶中的电具有相同的性质。于是，他用铜钩把蛙腿挂在花园里的铁栅上，每当雷雨天气时，果然可以看到蛙腿会颤动。不过这种奇怪的颤动有时在大晴天里也可以看到，这又是为什么呢？伽伐尼百思而不得其解。6年后，一艘英国船从南美把几条电鳗带到伦敦。电鳗是生长在南美的一种特殊的热带河鱼。当地土著人都知道在捕捉电鳗的时候会遭到它狠狠的一击，捕鱼人因此会身体灼痛、发热、发胀、发麻。于是，土著人就利用电鳗的这种攻击来治疗风湿痛。这次由轮船带来的电鳗被放养在伦敦的水族馆里，引起了市民们的极大兴趣。有人去摸鱼的头部，尝到了攻击的滋味，这种滋味与莱顿瓶放电时给人的电击是一样的。后来，有位科学家让电鳗给莱顿瓶充了电，从此大家都相信了电鳗的攻击是一种动物放电现象。消息传到意大利，伽伐尼顿觉眼前闪过一道亮光。6年前的往事又历历在目。青蛙颤动的原因并不是起电机放电，也不是大气放电，而是青蛙体内本身就储藏着电。是啊！世界上有着各种各样的电：有摩擦产生的玻璃电和树脂电；有富兰克林发现的空中的电；还有我发现的动物身上的电，也就是动物电。想到这里，伽伐尼兴奋地高声背诵起德国哲学大师谢林的名言：“啊，电是宇宙的活动，宇宙的灵魂！”为了证实自己的想法，1786年9月20日，伽伐尼在一间密闭的房间里做了这样的实验：他用铜钩勾住蛙腿，平放在玻璃板上，再用一根细长的弯铁杆，一端去接触铜钩，另一端去碰蛙腿。果然看到了蛙腿会颤动。但是换一根玻璃弯杆去试验，青蛙却一点也不会动。这样就更证实了伽伐尼的设想，动物体内存在着“动物电”，金属弯杆只是起着一种传导作用。于是，伽伐尼在1792年发表了《论肌肉中的电力》一文，向科学界宣布他对“动物电”的论述：“在紧缩现象发生时，有一种很细的神经流体从神经流到了肌肉里去了，这就像莱顿瓶中的电流一样……”伽伐尼的研究成果立即受到了欧洲学术界的普遍赞扬，大家推崇说这是科技史上一件有意义的大发现。

3.最早的电池

意大利物理学家伏打多次重复了伽伐尼的实验。在此基础上，伏打把一个金属锌环放在一个铜环上，再用一块浸透盐水的纸或呢绒环压上，再放上锌环、铜环，如此重复下去，10个、20个、30个叠成了一个柱状，便产生了明显的电流。这就是后人所称的伏打电堆或伏打电池（因音译不同，也称为伏特电堆或伏特电池）。这柱叠得越高，电流就越强。这是为什么呢？原来伏打经过实验创立了一个了不起的电位差理论。就是说不同金属接触，表面就会出现异性电荷，也就是说有电压。他还找到了这样一个序列：铝、锌、锡、镉、锑、铋、汞、铁、铜、银、金、铂、钯。在这个序列中，任何一种金属与后面的金属相接触时，总是前面带上正电，后面带负电。这是世界上第一个电气元素表。只要有了电位差、电势差，即电压，就会有电流。如此，人们对电的认识一下子就跃出了静电的领域，就不再是摩擦毛皮上的电，雷雨中的电，莱顿瓶里的电，也不只是动物身上的电，而是能控制流动的电。科学家阿拉果在1831年写的某篇文章中这样称赞伏打电堆：“这种由不同金属中间用一些液体隔开而构成的电堆，就它所产生的奇异效果而言，乃是人类发明的最神奇的仪器。”

1800年3月20日，伏打正式对外宣布：电荷就像水，在电线中流动，会由电压高的地方向电压低的地方流动，产生电流，即为电势差。为此，他写成一篇论文《论不同金属材料接触所激发的电》，寄给英国皇家学会，不幸受到当时皇家学会负责论文工作的一位秘书尼克尔逊有意的搁置。后来，伏打以自己的名义发表，终于使尼克尔逊的窃取行为遭受学术界的唾弃。

当年11月20日，法国皇帝拿破仑在巴黎召见伏打，当面观看电堆实验。激动的拿破仑当场命令法国学者成立专门的委员会，进行大规模的相关实验，并颁发勋章和6000法郎的奖金给伏打，发行了以伏打像为主体的纪念金币。

为纪念他的伟大成就，科学界将他的姓简化成Volt（伏特），作为电压单位。

4.历史上最巨大的电池

1813年，戴维爵士在不列颠皇家会馆的地窖里组装了一个巨大的电池。它由2000对金属盘组成，占地约98.7 m2。这个电池是戴维用来做实验的。经由电解作用，他把天然的钠和钾混合物分离以萃取纯的钠和钾金属。这是一个危险的实验，因为这两种物质接触到水都会爆炸，必须被浸在煤油或其他碳氢化合物液体中。

5.丹尼尔电池

1836年，丹尼尔以锌为负极浸于硫酸铜溶液制成了丹尼尔电池。这样的设计改善了原本电池电流过减的缺点，增进了连续放电的性能。

6.蓄电池

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，以此制成了蓄电池。

7.湿电池

1860年，法国的雷克兰士发明了碳锌电池的前身。它的负极是锌和汞的合金棒，而它的正极是以一个多孔的杯子盛着碾碎的二氧化锰和碳的混合物。在此混合物中插有一根碳棒作为电流收集器。负极棒和正极棒都被浸在作为电解液的氯化铵溶液中。此系统被称为“湿电池”。(www.xing528.com)

8.干电池

1865年，勒克朗谢发明了勒克朗谢电池。他以锌为负极，二氧化锰为正极，氯化铵溶液作电解质，这是电池发展的重大转折。以后，盖斯南将淀粉加入氯化铵中制成糊状电解质。从此，钟锰电池成了“干电池”，而且导致了20世纪初手电筒的发明，使电池进入了广大民众的生活之中。

9.燃料电池

早在1839年，英国科学家威廉·格罗夫通过将水的电解过程逆转而发现了燃料电池的原理，这就是最早的氢-氧燃料电池（FC）。但直到20世纪60年代初，由于航天和国防的需要，才开发了液氢和液氧的小型燃料电池，应用于空间飞行和潜水艇。

10.太阳能电池

太阳能电池的发展，最早可以追溯到1954年，由贝尔实验室所发明，当时研发的动机是希望能够为偏远地区提供供电系统的能源，那时太阳电池的效率只有6%。接着从1957年苏联发射第一颗人造卫星开始，一直到1960年美国太空人登陆月球，太阳能电池的应用可以说是得到了充分的发挥。

11.未来发展趋势

电池发展至今，无论性能、安全性、体积、环保方面都已经取得了长足的进步。但相对于移动电子技术的飞速发展，电池的发展仍是远远不够的，或者说是滞后的。

未来应用在移动电子技术方面的电池应当具备高耐用性、轻薄性、环保性等性能。

对此，厂家们投入了大量的人力、物力进行研究，力图掌握未来数码生活动力的命脉。

以手机为例，多媒体手机在掀起一阵购买热潮后，用户普遍感觉到手机的待机时间严重缩水，标称可以待机200小时的手机，用不到一天往往就没电了。对此，手机厂商的解释是，手机电池的待机时间是在实验室中理想状态下测算的。这种说法无疑是自欺欺人的。

因此，手机电池的高耐用性成为新一代手机电池最重要的性能之一，研发也要朝这一方向挺进。

作为液态锂离子电池的替代品，新型聚合物锂离子电池是在原有钢壳、铝壳电池的基础上发展起来的第三代锂离子电池，以其更轻、更薄、能量密度更高的特点，受到国内外通讯终端厂商及设计公司的青睐。聚合物锂电池在安全性、体积、重量、容量、放电性能方面均具有极大优势，但由于目前产能较低，制造成本高，因此价格居高不下。价格已成为影响聚合物锂电池普及的瓶颈。

而新一代甲醛电池研发领域也已取得重大进展，美国前总统布什就曾在一次公开场合活动中，使用甲醛燃料电池的手机讲电话，稍后还发表了将燃料电池作为消费产品动力来源的看法。东芝也曾在2003年德国汉诺威CEBIT通信展上展示过甲醛电池，通过更换甲醛盒，用户可以继续使用手机，而不必关机。而使用常规的锂离子电池，用户更换电池必须关机。可以预期，甲醛电池有可能成为新一代电池的一个发展方向。

总而言之，电池技术未来的发展程度决定着移动技术能在多大程度上满足人们对更高质量数码生活的追求。若想有一天电池不再成为我们享受数码生活的障碍，不再成为尴尬和麻烦的制造者，我们现在就要对它投以足够的重视和支持，并对它未来的发展抱以期望。

科学课后，小南和小雄将一块铜片和一块锌片插入西红柿，做成了一个“西红柿电池”。小南和小雄想探究“西红柿电池的电压大小与哪些因素有关”。小雄说：“可能与两金属片之间的距离有关。”小南想了想说：“也可能与两金属片插入西红柿的深度有关。”为了验证猜想是否正确，他们找来了电压表，连成了如图所示的电路。请你选择其中一个猜想，并提出验证的方法。