電池“變形”之旅

自公元前250年被發明以來，電池已走過一段漫長的旅程。它從最初內置銅管、鐵棒等物質的卵形陶罐，華麗變身為精致的“紐扣”、圓柱、長方體等形狀。更重要的是，技術的不斷革新使電池工業實現了一次次重大飛躍。

電池“變形”究竟經歷了一段怎樣的旅程？

古老的電池

從本質上來說，電池就是一種能將儲存的化學能轉化為電能的設備?？梢哉f電池就是一個小型化學反應器，通過反應產生高能電子，注入外部設備中。

電池出現的時間之早超出了我們的想象。1938年，巴格達博物館主任在該博物館的地下室中發現了現在被稱為“巴格達電池”的原始電池。分析表明，這一原始電池可以追溯到公元前250年，屬于美索不達米亞文明時期的造物。

這枚最早的電池引發了很多爭論。對于它的用途，人們眾說紛紜，可能的假說包括用于電鍍、止痛，以及人們通過與之接觸時的刺痛感來產生宗教體驗。

1749年，美國發明家本杰明·富蘭克林首次使用了“Battery”一詞。當時他正用一組串聯的電容器進行電學實驗。

早期的現代電池

真正意義上的現代電池是由意大利物理學家Alessandro Volta于1800年發明的。他通過在一枚銅片和一枚鋅片中間夾上浸有鹽水的布片而構筑成一個小單元，再將這些小單元堆疊，就得到了“伏打電堆”。

導線連接電堆兩端就能產生穩定的電流，每個小單元能產生0.76V的開路電壓。通過將這些小單元串聯，人們能得到一個相當于所有小單元電壓總和的電壓。

構成電池的基本元件包括陽極、陰極和電解液。在陽極，電子通過外電路被移出，電極本身發生氧化反應。陰極獲得電子，電極本身發生還原發應。而電解液則在電池內部提供離子從一個電極到另一個電極的遷移通道。

電子流在外電路中從陽極流向陰極，這就是用以驅動電力設備的“電流”。

一次性電池VS可充電池

產生電流之后，有些電池的狀態無法逆轉，我們將這種電池稱為一次性電池。當反應物消耗殆盡，這種電池就不能再使用了。最常見的一次性電池是碳鋅電池，如超市銷售的堿性電池就是其中的一種。

雖然更換小型電池不是難事，但對于大型電池而言，需要頻繁地更換不具備商業可行性。

1859年，普蘭特發明了最早的可重復充電的電池——鉛酸蓄電池。盡管近年來鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等新型電池相繼問世并得以應用，但它仍憑借電壓特性平穩、溫度適用范圍廣、單體電池容量大、安全性高和原材料豐富、價格低廉等一系列優勢，在絕大多數傳統領域和一些新興的應用領域占據著牢固的地位。

鎳鎘電池也是世界上最早的可充電池之一，使用的是堿性電解質。1989年，鎳氫電池被發明，它的壽命比鎳鎘電池長。可充電池對充電過量、過熱十分敏感，因此充電功率需控制在特定功率之下。幸好設計精巧的控制器使充電速度加快，人們無需為充電苦等幾個小時。

為讓電池更好地服務大眾，研究者們一直追求在盡可能小的空間里儲存盡可能多的能量。隨著單位體積內能量的提高，突然放電的危險性也在上升，不過研發人員也有一些應對的方法。

比如對于體積不大的手機電池，可通過在電池中加入限流器來提高它的安全性。而對于大型電池，隨著它越來越廣泛地被使用，人們將備加關注它的安全問題。

鋰離子電池

1970年，美國?？松镜腤hittingham采用硫化鈦為正極材料、金屬鋰為負極材料，制成首個鋰電池。鋰電池不能充電，且存在一定的安全隱患。

在鋰電池的基礎上，人們發明了鋰離子電池。1992年日本索尼公司發明了以炭材料為負極、以含鋰的化合物作正極的鋰電池，在充放電過程中，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。而日常生活中，人們常將鋰離子電池俗稱為“鋰電池”，如手機、筆記本的電池。

1996年，Padhi和Goodenough發現具有橄欖石結構的磷酸鹽，如磷酸鐵鋰，比傳統的正極材料更安全。它的耐高溫、耐過充電性能遠超傳統的鋰離子電池材料，已成為當前主流的大電流放電的動力鋰離子電池的正極材料。

根據所用電解質材料的不同，鋰離子電池分為液態和聚合物鋰離子電池兩種。聚合物鋰離子電池以其在安全性上的獨特優勢，將逐步取代液態鋰離子電池而成為主流。

縱觀電池發展史，可看出當前世界電池工業發展的三個特點：一是鋰離子蓄電池、氫鎳電池等綠色環保電池迅猛發展;二是一次性電池向蓄電池轉變，這符合可持續發展戰略;三是電池進一步向小、輕、薄方向發展。在商品化的可充電池中，鋰離子電池的比能量最高，特別是聚合物鋰離子電池，能實現可充電池的薄形化。

鋰離子電池是電池發展史上的一次重大飛躍，被譽為“21世紀電池”的聚合物鋰離子電池將開辟蓄電池的新時代。（據IT之家、百度百科）