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1、化学电池的发展史2007010106 彭汗青众所周知，我国是电池最大的生产国和出口国，国内电池生产总量50% 以上 用于出口，年创汇在上亿美元。同时, 随着科技的发展和人民生活水平的提高, 家庭或个人用便携式电子产品、 电器的不断问世并迅速普及, 电动汽车、空问技 术、国防工业等领域的快速发展, 与之相配套的电池作为一种携带方便的化学能 源, 越发显示出良好的应用前景和潜在的经济效益, 成为近年来广泛关注的热点。 下面让我们来一起关注最早的最普及的电池- 锌锰电池。 锌锰电池是以二氧化锰为正极， 锌为负极，氯化铵水溶液为主电解液的原电 池。俗称干电池。在学术界中又称为勒克朗谢电池。锌锰电池是用
2、面粉、淀 粉等使电解液成为凝胶，不流动，形成隔离层，或用棉、纸等加以分隔。 锌锰电池的开始电压随使用的MnO2 的种类、 电解液的组成和pH值等的不同 而异，一般在1.551.75V，公称电压为1.5V。在锌锰电池的组成中，尤以 二氧化锰的研究更为广泛，二氧化锰的电化学行为是制造电池的基础，所 以在二氧化锰中加入物质使二氧化锰的活性提高成为一时间热议的话题。 随后，锌锰电池被碱性电池所代替。 碱性电池 = 是普通锌锰电池的换代产品, 正处于发展期。1998年, 国内碱性 电池生产厂家已达 50多家, 总产量达 7亿多只 , 其中南孚电池有限公司生产的南 孚牌碱性电池年产量 3亿多只 , 占全国
3、碱性电池产量的近 50% 多。 但与国外碱性电 池的发展相比 , 我国目前碱性电池所占比例仍偏低。 如美国碱性电池产量占电池 总产量的 90%,日本和欧洲占 60% 。 因此, 我国碱性电池生产企业 , 应与大专院校、 研究机构联合 , 走产学研相结合的道路 , 尽快提高碱性电池的质量和产量, 争 取近儿年内碱性电池产量达到我国电池总产量的30% 以上。 近年来，随着可持续发展的号召的提出，以节约成本、经济适用、减少污 染为主题的节约环保意识进入电池行业，我国二次电池的开发和利用逐渐成为 热门话题。 二次电池又称可充式电池 , 可反复充放电 , 从而节约电池的制作成本。 二次 电池的发展经历了
4、铅酸蓄电池、镍锅电池、镍氢电池、锉离子电池等儿个阶段, 利用化学反应的可逆性，可以组建成一个新电池，即当一个化学反应转化 为电能之后，还可以用电能使化学体系修复，然后再利用化学反应转化为 电能，但是由于这些电池的原电池 均存在安全性差，有发生爆炸的危险， 离子电池不能大电流 放电，安全性较差，锂离子电池均需保护线路，防止 电池被过充过放电，生产要求条件高，成本高。 光化学电池，随着世界传统能源危机的迫近和环境污染的日益严重, 人们期 望利用太阳能、风能等清洁能源。 光化学电池是指利用光电化学反应, 将太阳辐射能转变为电能的装置。 根据 结构, 光化学电池可分为固体光电池和液体光电池。目前, 固
5、体光电池分为单品 硅电池和多晶硅电池。虽然转换效率高（单品硅光电池的转换效率理论值已达 23.5%，但由于价格昂贵， 难以被普通市民和工业界接受。20世纪7080年代研究 的液体太阳能电池因转换效率低和寿命短（小于 6个月）而无法商品化。 1991年, Gratzel 等人在实验室用纳米尺度 Ti2O 微粒制成多孔膜 , 并在膜上吸附一薄层有 机染料敏化剂作为光阳极, 组装成电池后其光电转换效率达到7%.和使用寿命 10个月以上电池性能无明显降低， 大大提高 , 尤其是因为对电极材料的纯度无特殊 要求, 较固体太阳能电池价格大大降低。 随后德国科学家和瑞典科学家分别于年 证实了这项工作。目前该
6、项技术已得到大大改进, 并逐步向产业化迈进。 能源问题举世瞩目 , 积极开发能源和提高能源利用效率, 即开源和节流是 解决能源问题的基本途径。正是如此，随后开发出了高性能电池、塑料电池、铅 酸蓄电池。高性能电池的发展还比较缓慢， 因为高性能电池要求有很高的能量密 度大于 174kw/kg，功率密度要大于 1100w/kg。虽然锂作为电极满足理论需要，但 是很难找到另一电极， 所以该电池的发展存在这相当的困难难。塑料电池， 通过 高性能电池的原理， 用锂电极和有机材料作为电极，可以取得较好的效果。 塑料 锉电池的另一个特点是可把两个电极和电解质都制成超薄的固体薄膜, 使之成 为超薄多层全固体 ,
7、 可充电塑料电池 , 因而可以大大地减轻重量, 并且可 以制成任何形式 , 以适应应用场所所能提供的空间, 同时在运行时无氢气逸出, 又因无液体电解质 , 若子弹穿孔而产生的功率损耗很小, 因此对发生意外经受 能力较强。 可见用有机材料做电极可以制成高效能锂电池。另外，还有一项目前 应用很广泛的电池铅酸蓄电池。电极主要由铅及其氧化物制成， 电解液是硫酸 溶液的一种蓄电池。，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；放电状态 下，正负极的主要成分均为硫酸铅。铅酸蓄电池自发明后，在化学电源中一 直占有绝对优势。这是因为其价格低廉、原材料易于获得，使用上有充分 的可靠性，适用于大电流放电及广泛的环境
8、温度范围等优点。到 20 世纪 初，铅酸蓄电池历经了许多重大的改进，提高了能量密度、循环寿命、高 倍率放电等性能。 燃料电池 ( Fuel Cell , FC) 是一种等温并直接将储存在燃料和氧化剂中的 化学能高效、 环境友好地转化为电能的发电装置, 也是一种新型的无污染、 无噪 音、大规模、大功率和高效率的汽车动力和发电设备。在能源利用与环境保护之 间的矛盾日趋严重的形势下, 世界上普遍积极倡导可持续发展。 燃料电池作为一 种洁净、安全、高效的化学电源, 将越来越多的受到人们的青睐。同时国际间的 共同合作也必将推动燃料电池不断向前发展。预计燃料电池系统在洁净煤燃料电 池电站、电动汽车、移动电
9、源、不间断电源、潜艇及空间电源等方面, 将有着广 泛的应用前景和巨大的潜在市场。 目前，生物技术的飞速发展，不断取得新的成果，这些新的成果和理 论也被应用到了化学电池领域，出现了最新的微生物电池的研究。微生物 电池在转化过程中所放出的热量远低于燃料电池，这使得它非常适用于那些 需要与人接触的应用。 装备这种电池的便携式设备将不会有发生火灾或爆炸的危 险。 化学电池发展的历史就是人类科研不断进步的历史，作为化学领域，科学 家们正不断超越，在科技的飞速发展的时代，创造出更多造福人类的科技成果， 让我们拭目以待接下来会出现什么样的化学电池，来改变我们的生活。参考文献 1、 贺华, 赵景联 1燃料电池的开发现状及其发展前景 J 1油技术与应用 , 2、朱雄世 1 燃料电池的发展和应用 J 1 邮电设计技术 , 1999 3、陈俊元主编，中国原电池工业史，北京国防工业出版 4、张纪元，我国铅蓄电池工业进展，电池5、张碧泉 ，卢兆忠，王玉玲，化学锰半导体性质与电池活性，电池6、陈瑜，王纲群，安徽省科苑应用技术开发（集团）股份有限公司，安徽科技 7、陈大奎，上海市化学化工学会，化学世界 8、杨修造，上海教育学院化学系，化学教育 8、今日电子 , Electronic Products China
