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1、原电池的发明说起原电池的发明，有一段有趣的故事。1786年，著名的意大利医师、生物学家伽伐尼，偶然发现挂在窗前铁栅栏的铜钩上的青蛙腿肌肉，每当碰到铁栅栏就猛烈地收缩一次。这偶然的现象并没有被伽伐尼放过，经不懈的探索和思考，第一个提出了“动物电”的见解。他认为：青蛙神经和肌肉是两种不同的组织，带有相反电荷，所以两者存在着电位差，一旦用导电材料将两者接通，就有电流通过，铁栅栏和铜钩在此接通了电路，于是有电流产生，由于有动物电流的刺激，蛙腿肌肉发生收缩。“动物电”的发现引起了意大利物理学家伏打的极大兴趣，他在多次重复伽伐尼的“动物电”实验时，发现实验成败的关键在于其中的两种金属铁和铜，若把钩着蛙腿的
2、铜钩换成铁钩，肌肉就不会收缩。他认为动物电的实质是金属属性不同造成的，不同金属带有不同的电量，它们之间必然存在电位差，若有导线在中间连接，就会产生电流，蛙腿的收缩正是这种原因产生的电流刺激的结果。伏打经过反复实验，深入钻研，1799年第一个人造电源伏打电池(伏打曾叫它伽伐尼电池)问世。电池的历史电池的发现主要归于1800年左右,伏打alessandrovolta发现将锌片和银片藉由浸泡海水或盐水的棉纸隔开竟能形成电流。称为伏打电堆。若将干净的锌片和银片分别含在嘴唇的上下端,由于唾液也有酸性（犹如电解液）也会产生输出电压,于是嘴唇会感觉到微弱电流的通过。事实上只要在两种不同金属间以电解液接通便会
3、产生不同的电位差。johannritter则于1802年发现可以重复充电的电池制作。然而最初的电池都仍不理想,经过不断改进直到1860年左右,开始发展出现代电池的鼻祖。首先georgeleclanchefrance于1860年发展出碳锌电池。这种电池更容易制造,且最初潮湿水性的电解液逐渐用黏浊状类似糨糊的方式取代,于是装在容器内时,干性的电池出现了,也就是干电池的始祖。碳锌电池仍旧是现代干电池中产量最多的电池。铅电池：1860年raymond发展出铅酸性电池,利用两个薄铅片以橡胶片隔开,然后浸于稀释的硫酸中。最初的电容量很小,后来改用氧化铅使得反应更迅速且更有效率。仍是汽车使用的最主要电池。也
4、占世界上电池销售的60%。近年来更有密封的铅电池更方便使用。不仅经济（便宜）且能够适应于不同环境。铅电池的正极氧化铅pbo2反应成为硫酸铅pbso4在负极则是将铅也是反应形成硫酸铅pbso4电解液则是稀释的硫酸。 电源的发展史伏打发明的伏打电池开创了现代电池发展史。200多年来，在材料科学的进步、应用的需求、环保的限制等多重刺激下，电池业发生了天翻地覆般的变化。 电源的发展沿革 1780年，意大利的解剖学家和医学教授伽伐尼在解剖青蛙时偶然发现生物电现象，并于1791发表了“关于电对肌肉运动的作用”的论文。伏打受到伽伐尼青蛙实验的启发而发明了电池，即两种不同的金属中间以导电的物质隔开，再以导线连
5、结，就会产生电流。1800年，他用铜、锡、食盐水为材料成功地制造了伏打电池。现在，凡是将两种不同金属放入同一种电解质溶液所形成的电池均称为伏打电池。 电源分为化学电源和物理电源。化学电源是指将物质化学反应所产生的能量直接转变为电能的一种装置，通常称为电池，其中包括原电池、蓄电池、储备电池和燃料电池。物理电源则包括太阳电池和温差发电器等。铅酸蓄电池在化学电源中一直占有绝对优势，从1859年普兰特发明铅酸电池至今，已有近150年的历史。最初开口式铅酸蓄电池需经常加硫酸和加水维护，腐蚀周围设备，并污染环境。1996年阀控铅酸蓄电池基本取代传统的开口式电池。它是产量最大和应用最广的二次化学电源，在将来
6、很长时间内仍具有不可替代的作用。 锌锰电池于1868年由勒克郎谢研制成功，以氯化铵为电解质溶液。锌锰电池在经过了锌锰湿电池、普通干电池和碱性锌锰电池三个阶段后，逐步向着无汞电池和可充碱性电池方向发展。 镉镍电池最早是在1899年由瑞典科学家W.Jungner发明的，又称碱性镉镍电池或镍镉电池。镉镍电池循环寿命长，自放电较小，性能稳定，并可以大电流放电，但是存在记忆效应。镍氢电池是早期的镍镉电池的替代产品，记忆效应小。镍氢电池具有较大的能量密度，这意味着使用镍氢电池能有效地延长设备的工作时间。 镍氢电池包括高压镍氢电池和低压镍氢电池。美国的M.Klein和J.F.Stockel于20世纪70年代
7、初，首先研制成功高压氢镍电池。高压氢镍电池充电后，氢气压力高，降低了电池的体积比能量和质量比能量。但气泄漏不仅减小电池的容量，而且会引起爆炸事故，安全隐患大。与镉镍电池和高压氢镍电池相比，金属氢化物镍电池能量密度高，可以快速充放电，耐过充放电性能好，无毒和无环境污染，无记忆效应。 锂离子电池是在锂电池基础上发展起来的，日本索尼公司于20世纪80年代开始研究锂离子电池，90年代得到迅速发展和应用，广泛应用于医疗、电子、通信、航空和军事等领域。 聚合物锂离子电池以聚合物固体电解质代替液体电解质来制造的电池，是锂离子电池的一个重大进步，聚合物锂离子电池具有安全、易加工、比能量高等独特优点，而且可以做
8、成全塑结构，从而使制造超薄及自由度大的电池的愿望得以实现。1999年，聚合物锂离子蓄电池实现了商业生产，它标志着锂离子蓄电池发展的一个新高潮的到来。 燃料电池的概念是由蒙德(Mond)和莱格(Langer)于1889年首先提出来的。就在这时内燃机问世了，内燃机的发明使人们对燃料电池的兴趣推迟了60年。1959年培根研制成功氢氧燃料电池，他对燃料电池的研究工作，奠定了燃料电池发展的基础。20世纪60年代，随着航天技术的发展，美国对培根氢氧燃料电池进行了改进，并分别于1965年和1966年成功的将其应用于双子 星座和阿波罗飞船上，为其提供电力，从此使人们对燃料电池的兴趣达到了顶点。 20世纪70年
9、代，因中东战争导致两次世界性石油危机，80年代，美国、加拿大、日本和欧洲等的世界发达国家投入大量人力和财力研究开发燃料电池，在90年代燃料电池实现燃料技术上的真正突破，佳能、松下、三星、东芝都发布了自己的产品，燃料电池进入了应用阶段。 电源的现状 科学技术的发展加速了各种新型电极材料的应用研究与开发，各种高能或新型化学电源不断涌现，其中聚合物电解质锂离子电池和直接甲醇燃料电池发展速度最快。 电极制备工艺和电池装配技术的完善和发展促进了电源技术的发展，铅酸电池和锌锰电池等传统电池的应用性能有了很大提高，拓宽了应用领域，从而使这些传统电池具有不可替代的作用。 人们环境保护意识的增强促进了绿色电池的
10、发展。1节1号电池烂在地里能使1平方米土地永久失去利用价值，1粒钮扣电池可使600吨水受到污染。我国年产铅-酸电池5000多万只，其中含铅量达30多万吨。高污染的电池将被逐步淘汰。 电池的事故频发对电池结构、制造工艺和充电器等提出了更高的要求。电池爆炸事故等频发，使人们对电池的安全问题提出了怀疑，这就要求电池生产厂家对电池的结构、制造工艺以及充电器的结构和充电安全具有更高的要求。随着电池体系的大型化和快速充放电，安全问题日益突出，对安全控制和保障体系要求越高。 锂离子电池中正负极活性材料的性能和制备技术是提高锂离子电池性能的关键材因素。目前，电动汽车的动力电池体主要是铅酸电池，将来要逐步用氢镍
11、电池、锂离子电池等高性能电池取代。 从能量转换角度考虑，燃料电池与普通二次电源相同，都是直接将化学能转变为电能的装置。碱性燃料电池能量转化效率高、比功率和比能量高。燃料电池是一个比较复杂的系统工程，包括燃料处理系统、电池堆系统和控制系统。随着地球上一次性能源的枯竭，不少专家、学者预言21世纪将进入氢能时代。 石油供需矛盾加剧和对环境保护意识的增强为太阳能电池产业创造了巨大的市场空间，带动了上游多晶硅材料和太阳能电池设备的发展。从转换效率和材料的来源角度讲，今后发展的重点仍是硅太阳能电池特别是多晶硅和非晶硅薄膜电池。由于多晶硅和非晶硅薄膜电池具有较高的转换效率和相对较低的成本，将最终取代单晶硅电
12、池，成为市场的主导产品。提高转换效率和降低成本是太阳能电池制备中考虑的两个主要因素。 德国弗赖堡Fraunhofer研究所已经研究出了太阳能电池供电的掌上设备的样机。在样机上，太阳能模块的电力转换率约在20%。 我国在863计划的支持下，于20世纪80年代末研制成功贮氢合金，目前的重点是研究开发新型电极材料，提高电池性能、提高安全性和降低成本；发展自动化生产，扩大生产规模，降低生产成本，拓宽应用范围，增强竞争能力。另外，提高充电器的质量和充电自动控制技术，保证电池的充电安全性。 除作为电子信息领域迫切需求的小型移动电源外，镍氢电池可能成为电动车的电源之一。根据美国USABC和日本有关公司对各种
13、电动车用电池的性能以及发展潜力的比较论证，综合考虑电池的可靠性、安全性、电池材料的资源与环境问题以及电池性能的发展趋势，确定镍氢电池是近期和中期电动车用首选动力电池。 随着市场的需求，新型绿色环保型镍氢电池正朝着高容量、小型化、高功率方向发展。镍氢电池产业将成为21世纪能源领域的重大产业之一。 随着笔记本电脑和掌上电子产品技术的迅速发展，人们对笔记本电池的稳定性、使用时间、体积乃至充电次数、充电时间等方面都提出了更高的要求，而电池技术也紧随市场需求，在诸多方面做出了相应的改进和发展。 目前，笔记本电脑大多数使用锂离子电池，为减小体积，同时达到延长使用时间、增加使用次数、减少记忆效应所产生的负面
14、影响等目的，考虑到电池的成本及使用的安全性，电池在选材上不断细化。以锂离子电池的正极材料为例，目前可细分出锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物等众多原材料。 从整体上讲，发展替代锂离子电池的新一代电池已迫在眉睫，而专业电池生产厂商也在积极进行选材和研发工作。金属锂充电电池的最大特点在于能充分发挥负极金属锂材料的电池反应，使新型电池的能源储备量达到传统锂离子电池的2倍以上，而在放电容量方面，甚至能达到传统产品的10倍。关键问题是解决金属锂充电电池的安全问题。 自从1999年，聚合物锂离子蓄电池实现了商业生产，它标志着锂离子电池发展的一个新高潮的到来，并将逐步替代目前的锂离子电池。 直接甲醇燃料电池是在质子交换膜燃料电池的基础上研究和发展起来的，直接以甲醇为燃料，是目前燃料电池研究开发的重点和热点，特别适合于手机、笔记本电脑等供电。 锌空气电池也是取代锂钴氧化物新材料中的佼佼者，它的负极采用锌，极具特性。目前，空气锌电池在自由充电方面还存在一定问题，但广大电池生产厂商正积极寻求解决方案，相信成熟的锌电池产品将很快问世。 4
