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1、电池史话摘自电化学的世界多年前 古希腊不管制造这个粘土瓶的祖先是否知道有关静电的事情，但可以确定的是古希腊人绝对知道。他们晓得如果磨擦一块琥珀，它就能吸引轻的物体。而亚里斯多德(Aristotle)也知道有磁石这种东西，它是一种具有強大磁力能吸引铁和金属的矿石。1780年 伽伐尼（Galvani,L.1737-1798）1780年，意大利的医学家伽伐尼在偶然的情况下，以铜制的解剖刀碰触到置于铁盘內的青蛙，发现其立刻产生抽搐现象，因而认为有微电流流过，他主张是生物本身內在的自发电流。被认为是提出了原电池的雏形。 伽伐尼因研究动物电，发现电可使肌肉及神经活动，他并认为脑是分泌电液的器官，而神经则是
2、连接电液和肌肉的导体，他的研究开启了19世纪电流生理学的发展，今天医学上的电疗法、心电图等研究，都发源于此。为了纪念他的贡献，在英文里把检流计称为galvanometer，金属镀锌的程序称为galvanizing。 年 伏打（Volta,A.1745-1827） 意大利物理学家伏打就多次重复了伽伐尼的实验。作为物理学家，他的注意点主要集中在那两根金属上，而不在青蛙的神经上。对于伽伐尼发现的蛙腿抽搐的现象，他想这可能与电有关，但是他认为青蛙的肌肉和神经中是不存在电的，他推想电的流动可能是由两种不同的金属相互接触产生的，与金属是否接触活动的或死的动物无关。实验证明，只要在两种金属片中间隔以用盐水或
3、碱水浸过的（甚至只要是湿和）硬纸、麻布、皮革或其它海绵状的东西（他认为这是使实验成功所必须的），并用金属线把两个金属片连接起来，不管有没有青蛙的肌肉，都会有电流通过。这就说明电并不是从蛙的组织中产生的，蛙腿的作用只不过相当于一个非常灵敏的验电器而已。例如，他把许多对（对、对）圆形的铜片和锌片相间地叠起来，每一对铜锌片之间放上一块用盐水侵湿的麻布片。这时只要用两条金属线各与顶面上的锌片和底面上的铜片焊接起来，则两金属端点就会产生几伏的电压。如果把铜片换成银片，则效果更好。金属片对数越多。电力越强。这样产生的电流不仅相当强，而且非常稳定，可供人们研究和利用。后来人们对伏打发明的这种电源装置叫做伏打
4、电堆。年，伏打给英国皇家学会写信，报告了他的电堆试验。从此以后，电学的研究便活跃起来了。 图为伏打电池(也称原电池)示意图 1801年伏打受拿破仑之约，到巴黎展示实验，得到拿破仑颁发的荣誉金牌，他一生著作极为丰富，赢得许多荣誉。为纪念他的伟大成就，科学界将他的姓简化成Volt（伏特），作为电压单位的命名。 年 戴维（Sir Humphrey Davy） 1813年，戴维爵士(Sir Humphrey Davy)在不列颠皇家会馆(Britains Royal Society)的地窖里组装了一个巨大的电池。它是由2,000对金属盘所组成，占地889平方呎。这个电池是戴维用来实验用的。经由电解作用，
5、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它碳氢化合物液体中。戴维的工作不仅只是在地窖里玩玩这些危险的化学物质而已。这类的实验是非常重要的，因为它们引导人类更进一步了解电的特性关于元素如何透过電的吸引力而结合成一般自然化合物。 继戴维的电池实验之后，法拉第(Michael Faraday)使用伏特电池进行电和磁力的重要实验。他发现当电线通电时，在平行的电线上会产生磁场，因而产生了第一颗电磁石。法拉第继续坚持他的研究。在1831年，他证实了移动的磁石在靠近电线时会产生电，因而诞生了发电机。年 丹尼尔 干电池的演变进程中，
6、一个重要性的发展则是丹尼尔 Daniell 以一锌负极浸于稀酸电解质与铜正极浸于硫酸铜溶液所形成的丹尼尔 Daniell 电池。这样的设计改善了原本电池电流过减的缺点，增进了连续放电时的性能。没加盐桥时的示意图 加入盐桥时的示意图年 雷克兰士(George Leclanche）1860年，法国的雷克兰士(George Leclanche)发明了世界广受使用的电池（碳锌电池）的前身。它的负极是锌和汞的合金棒(锌伏特原型电池的负极，经证明是作为负极材料的最佳金属之一)，而它的正极是以一个多孔的杯子盛裝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。负极棒和正极杯都被浸在作为电
7、解液的氯化铵溶液中。此系统被称为湿电池。 雷克兰士制造的电池虽然简陋但却便宜，所以一直到1880年才被改进的干电池取代。负极被改进成锌罐（即电池的外壳），电解液变为糊状而非液体，基本上这就是现在我们所熟知的碳锌电池。伏特发明电池的故事 汽车上的蓄电池又叫做伏特电堆，是一个叫亚历山德历伏特的意大利人发明的。为了纪念他的贡献，人们把电压的计量单位叫做伏特。比如我们手电筒里的电池的电压是1.5伏特，我们家里的电灯的电压是220伏特。伏特是意大利帕维亚大学的研究电学的物理学家。有一天，伏特看了一位名叫加伐尼的解剖学家的一篇论文，说动物肌肉里贮存着电，可以用金属接触肌肉把电引出来。看了这篇论文，伏特非常
8、兴奋，便决定亲自来做这个实验。他用许多只活青蛙反复实验，终于发现，实际情况并不像加伐尼所说的那样，而是两种不同的金属接触产生的电流，才使蛙腿的肌肉充电而收缩。为了证明自己的发现是正确的，伏特决定更深入地了解电的来源。一天，他拿出一块锡片和一枚银币，把这两种金属放在自己的舌头上，然后叫助手将金属导线把它们连接起来，刹时，他感到满嘴的酸味儿。接着，他将银币和锡片交换了位置，当助手将金属导线接通的一瞬间，伏特感到满嘴的咸味。这些实验证明，两种金属在一定的条件下就能产生电流。伏特想，只要能把这种电流引出来，就能大有作用。伏特经过反复实验，终于发明了被后人称做伏特电堆的电池，这就是在铜板和锌板中间夹上卡
9、纸和用盐水浸过的布片，一层一层堆起来的蓄电池。这种电池，今天仍然在使用着。爱迪生发明镍铁碱电池的故事19世纪末，许多电器已经诞生，如电灯、电话、电报、电唱机等。这些电器的问世，给人们的生活带来了便利和欢乐。然而，这些电器都是要用电的。没有了电，这些东西就毫无利用价值，成了一堆废物。电的来源有两个途径：一是由发电机发电，二是由蓄电池供电。蓄电池便于携带，使用方便，但它供电的时间太短，因为当时的铅蓄电池是由铅和硫酸制成的。它的工作原理是，让铅和硫酸两个“冤家”碰在一起，让它们“打架”(发生化学反应)。在这个过程中，就产生了电流。由于硫酸的腐蚀性非常强，更有“战斗力”，因此，铅难以招架，不久就被打得
10、“遍身鳞伤”，“举起两手投降”。这样一场“恶斗”很快就结束了，电流也就不能产生了。这种蓄电池使用时间短，因此，人们管它叫“短命蓄电池”。爱迪生，这位已经发明了不少电器的科学家，已经意识到解决蓄电池“短命”问题的重要性：如果不延长蓄电池的供电时间，将会影响许多电器的利用。因此，在这个20世纪即将来临的时候，发明一种“长寿”的蓄电池，比发明其他电器更有意义。于是，爱迪生把研制新型蓄电池的工作排上了日程。一旦确定了目标，爱迪生便把全部的精力投入到工作中去。在他的头脑里，其他事情，包括衣食住行似乎都淡化了，只清晰地留下研究工作。一天，爱迪生在家里吃饭时，突然举着刀叉的手停在空中，面部表情呆板。他的夫人
11、看惯了他的这类事，知道他正考虑蓄电池的问题，便关切地问：“蓄电池短命的原因在哪里?”“毛病出在内脏。要治好它的根，看来要给他开个刀，换器官。”“不是大家都认为，只能用铅和硫酸吗?”夫人脱口而出。她想了想，对她的丈夫爱迪生说这种话毫无意义。他不是在许多“不可能”之中创造了奇迹吗?于是，夫人连忙纠正道：“世上没有不可能的事，对吗?”爱迪生被夫人的这番话逗乐了。“是啊，世界上没有什么不可能的事，我一定要攻下这个难关。”爱迪生暗暗地下定决心。经过反反复复的试验、比较、分析，爱迪生确认病根出在硫酸上。因此治好病根的方案与原来设想的一样：用一种碱性溶液代替酸性溶液硫酸，然后找一种金属代替铅。当然这种金属应
12、该会与选用的碱性溶液发生化学反应，并能产生电流。问题看起来很简单，只要选定一种碱性溶液，再找一种合适的金属就行了。然而，做起来却是非常非常的困难。爱迪生和他的助手们夜以继日地做实验。一个春天过去了，又一个春天过去了，苦战了3年，爱迪生试用了几千种材料，做了4万多次的实验，可依然没有什么收获。这时，一些冷言冷语也向他袭来，可爱迪生并不理会。他对自己的研究充满信心。有一次，一位不怀好意的记者向他问道：“请问尊敬的发明家，您花了3年时间，做了4万多次实验，有些什么收获?”爱迪生笑了笑说：“收获嘛，比较大，我们已经知道有好几千种材料不能用来做蓄电池。”爱迪生的回答，博得在场的人一片喝彩声。那位记者也被
13、爱迪生的坚韧不拔的精神所感动，红着脸为他鼓掌。正是凭着这种精神，爱迪生将他的试验继续下去。1904年，在一个阳光灿烂的日子，爱迪生终于用氢氧化钠(烧碱)溶液代替硫酸，用镍、铁代替铅，制成世界上第一台镍铁碱电池。它的供电时间相当长，在当时可以算是“老寿星”了。正当助手们欢呼试验成功的时候，爱迪生十分冷静。他觉得，试验还没有结束，还需要对新型蓄电池的性能做进一步的验证。因此，他没有急着报道这一重大新闻。为了试验新蓄电池的耐久性和机械强度，他用新电池装配6部电动车，并叫司机每天将车开到凸凹不平的路面上跑100英里；他将蓄电池从四楼高处往下摔来做机械强度实验。经过严格的考验，不断地改进，1909年，爱迪生向世人宣布：他已成功地研制成功性能良好的镍铁碱电池。为了纪念爱迪生付出的辛勤劳动，人们管镍铁碱电池叫“爱迪生蓄电池”。
