中国电池网络的电池发展史
不管制作这个陶瓶的祖先是否了解静电,可以肯定的是,古希腊人绝对了解。他们知道如果你摩擦一块琥珀,你可以吸引轻的物体。亚里士多德也知道有磁铁这种东西,是一种磁力很强的矿石,可以吸引铁和金属。
18世纪四五十年代,发电装置的改进和大气电现象的研究引起了物理学家的广泛兴趣。1745普鲁士的克莱斯特用电线把摩擦产生的电引到有钉子的玻璃瓶上。当他用手碰到钉子时,他被重重地撞了一下。
也许是受这一发现的启发,莱顿大学的梅森·布洛克在1746年发明了收集电荷的“莱顿瓶”。他想找到一种省电的方法,因为他看到他收集的电很容易在空气中消失。有一天,他把一个桶挂在空中,接上电机,用一根铜线从桶里引出,浸入一个装满水的玻璃瓶里。他让一名助手一只手拿着玻璃瓶,而梅森·布洛克则用力摇晃着马达。这时,他的助手不小心用枪管打到了对方的手。他突然感到一阵强烈的电击,大叫起来。梅森·布罗克然后和他的助手交换位置,让他摇动马达。他一手拿着水瓶,一手摸着桶。
在一封信中,他描述了实验结果:
“我想告诉你一个新奇却可怕的实验事实,但我警告你无论如何不要重复这个实验。.....把容器放在我的右手上,我试着用另一只手从带电的铁柱上划火花。突然,我的手被一个强大的打击,震动了我的整个身体...我的手臂和身体感到一种难以形容的恐怖感。总之,我以为我的人生完了。”
虽然梅森·布洛克不想再做这个实验,但他得出的结论是,把带电体放在玻璃瓶里可以省电。只是当时不清楚是瓶子还是瓶子里的水起到了省电的作用。后来人们把这个储存瓶叫做“莱顿瓶”,这个实验叫做“莱顿瓶实验”。这种“触电”现象的发现引起了轰动,大大增加了人们对莱顿瓶的关注。
梅森·布洛克的警告产生了相反的效果。人们正在更大规模地重复这种实验,有时这种实验简直成了一种娱乐游戏。人们用莱顿瓶通过火花放电来杀死老鼠,也有人用它来获得一些酒精和火药。最壮观的示范表演之一是由法国人诺莱特在巴黎圣母院前进行的。诺莱特邀请了法国国王路易十五的王室成员现场观看演出。他带来了700名僧侣,让他们手拉手排成一行,所有人都有900英尺长,约275米长。游行很壮观。让前面的和尚用手托住莱顿瓶,后面的和尚托住莱顿瓶的引线,然后让莱顿瓶通电。结果700个和尚因为触电几乎同时跳了起来,在场的人都傻眼了。诺莱特用令人信服的语气向人们解释了电的巨大威力。后来,人们很快在医学上使用了电,电机产生的电通过病人的身体来治疗偏瘫、神经痛等疾病。这种疗法一直沿用到人们了解电的功能。
1786年,意大利解剖学家加瓦尼在解剖一只青蛙时,不小心用手中不同的金属器械触碰到青蛙的大腿,青蛙腿部的肌肉立即抽动,仿佛受到电流刺激,但只用一个金属器械触碰青蛙,却没有这种反应。加尔瓦尼认为,这种现象是由于动物体内产生的一种电,他称之为“生物电”。1791年,加瓦尼写了一篇关于实验结果的论文,发表在学术界。
伽伐尼的发现引起了物理学家的极大兴趣,他们竞相重复连枷瓦尼的实验,试图找到产生电流的方法。意大利物理学家伏特经过多次实验后认为伽伐尼的生物电理论是不正确的,青蛙肌肉之所以能产生电流,很可能是肌肉中的某种液体在工作。为了证明他的观点,伏特将两种不同的金属片浸入不同的溶液中进行实验。发现两种金属片只要有一种与溶液反应,金属片之间就能产生电流。
1799年,伏特将一块锌板和一块银板浸入盐水中,发现连接两块金属的导线中有电流通过。于是,他在锌和银之间放了许多块浸过盐水的绒布或纸,然后把它们叠平。当你用手触摸两端时,你会感觉到强烈的电流刺激。就这样,伏特成功做出了世界上第一块电池——“伏特堆”。这个“伏特堆”实际上是一个串联电池组。它成为早期电学实验和电报的电源。
为了证明他的伟大发现是正确的,伏特决定进一步了解这个点的来源。有一天,他拿出一块锡和一枚银币,放在舌头上,然后让助手用金属线把它们连接起来。突然,他感到嘴里有一股酸味。然后,他交换了银币和锡片。当助手接上金属线时,伏特感到咸咸的。
意大利物理学家伏特多次重复了加尔瓦尼的实验。作为物理学家,他的注意力主要集中在那两种金属上,而不是青蛙的神经上。对于加瓦尼发现的青蛙腿抽搐现象,他认为可能与电有关,但他认为青蛙的肌肉和神经没有电。他推测电流可能是由两种不同的金属接触引起的,不管这些金属是与活着的还是死去的动物接触。实验证明,只要将硬纸、麻布、皮革或其他浸泡在盐水或碱水中的海绵状的东西隔在两个金属片之间(他认为这是实验成功的必要条件),用金属丝将两个金属片连接起来,无论有无蛙肌,都会有电流通过。这说明电不是从青蛙的组织中产生的,青蛙的腿只相当于一个非常灵敏的验电器。
1836年,英国的丹尼尔改进了“伏桩”。他用稀硫酸作为电解液,解决了电池极化问题,制成了第一个非极化锌铜电池,也被称为“丹尼尔电池”。此后,去极化效果更好的“本生电池”和“格罗夫电池”相继问世。但这些电池都存在电压随着使用时间的延长而降低的问题。
1860年,法国的普朗泰发明了以铅为电极的电池。这种电池的独特之处在于,当电池使用一段时间使电压下降时,可以用反向电流通电使电池电压上升。因为这种电池可以反复充电使用,所以被称为“蓄电池”。
但是无论什么样的电池都需要在两块金属板之间填充液体,携带起来非常不方便,尤其是电池使用的液体是硫酸,在移动的时候非常危险。
也是在1860年,雷克林发明了世界上广泛使用的电池的前身(碳锌电池)。它的负极是锌和汞的合金棒(锌伏原型电池的负极,被证明是作为负极材料的最佳金属之一),而它的正极是多孔杯中粉碎的二氧化锰和碳的混合物。一根碳棒作为集电器插入这种混合物中。负极棒和正极杯都浸在作为电解液的氯化铵溶液中。这个系统被称为“湿电池”。Reclin制造的电池简单但便宜,所以直到1880才被改进的“干电池”取代。负极改进成了锌罐(也就是电池的外壳),电解液变成了糊状而不是液体。基本上,这就是我们现在所知道的碳锌电池。
1887年,英国人赫勒森发明了最早的干电池。干电池的电解液是糊状的,不会渗漏,携带方便,所以得到了广泛的应用。
1890托马斯·爱迪生发明了可充电铁镍电池。
1896美国干电池量产。
1896年发明了d电池。
1899 Waldmar Jungner发明了镍镉电池。
1910中可充电铁镍电池的商业生产。
1911年中国建厂生产干电池和铅酸蓄电池(上海交通部电池厂)。
碱性电池是托马斯·爱迪生在1914年发明的。
1934年,Schlecht和Akermann发明了镍镉电池的烧结极板。
1947年,诺依曼研制出密封镍镉电池。
1949 Lew Urry(劲量)开发了一款小型碱性电池。
Gerald Pearson、Calvin Fuller和Daryl Chapin在1954年开发了太阳能电池。
1956劲量。制造第一个9伏电池。
1956中国建成第一家镍镉电池厂(风云设备厂(755厂))。
1960左右,联合碳化物公司将碱性电池商业化,中国开始研究碱性电池(由Xi安清华厂等三家公司联合开发)。
免维护铅酸电池出现在1970左右。
1970前后一次锂电池的实际应用。
1976年,飞利浦研究中心的科学家发明了镍氢电池。
用于镍氢电池的稳定合金是在1980左右开发出来的。
1983年,我国开始研究镍氢电池(南开大学)。
1987国内对镍镉电池的工艺进行了改进,使用泡沫镍,电池容量提高了40%。
1987之前中国一次锂电池的商业化生产
1989我国镍氢电池的研究被列入国家计划。
角(口香糖)电池出现在1990之前,镍氢电池商用在1990左右。
1991索尼。可充电锂离子电池的商业化生产
Karl Kordesch、Josef Gsellmann和Klaus Tomantschger于1992年获得碱性充电电池专利。
1992电池技术公司生产碱性充电电池。
1995中国镍氢电池商业化生产已初具规模。
1999可充电锂聚合物电池商业化生产2000年,中国锂离子电池商业化生产。
2000年后,燃料电池和太阳能电池成为世界新能源发展的重点。