鎳碳電池發明

1. 電池發明的歷史資料

愛迪抄生發明電池1902年
(5月28日)

1902年5月28日，愛迪生今天宣布發明了一種新式蓄電池。這
種電池比以前的鉛酸電池重量輕，但使用壽命長。
這位多產的發明家說，這種電池是用鎳、鐵和鹼溶液製成
的。它能使電力汽車與汽油發動機汽車相媲美。

2. 電池是誰發明的

伏特發明了電池。

1799年，義大利物理學家伏特把一塊鋅板和一塊錫板浸在鹽水內里，發現連接兩塊金容屬的導線中有電流通過。於是，他就把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片，平疊起來。

用手觸摸兩端時，會感到強烈的電流刺激。伏特用這種方法成功地製成了世界上第一個電池──「伏特電堆」。這個「伏特電堆」實際上就是串聯的電池組。這成為早期電學實驗，電報機的電力來源。

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不同電池各有特性，用戶必須依照廠商說明書指示的方法進行充電。在待機備用狀態下，電話也要耗費電池，如果要進行快速充電，宜先將手機關閉或把電池拆下進行充電。

有些自動化的智能型快速充電器當指示燈信號轉變時，只表示充滿了90%，充電器會自動改用慢速充電將電池完全充滿。用戶最好將電池完全充滿後使用，否則會縮短使用時間。

3. 鎳氫電池的發展歷程

鎳氫電池是二十世紀九十年代發展起來的一種新型綠色電池，具有高能量、長壽命、無污染等特點，因而成為世界各國競相發展的高科技產品之一。
鎳氫電池的誕生應該歸功於儲氫合金的發現。早在20世紀六十年代末，人們就發現了一種新型功能材料儲氫合金，儲氫合金在一定的溫度和壓力條件下可吸放大量的氫，因此被人們
形象地稱為「吸氫海綿」。 其中有些儲氫合金可以在強鹼性電解質溶液中，反復充放電並長期穩定存在，從而為我們提供了一種新型負極材料，並在此基礎上發明了鎳氫電池。 儲氫合金的主要來源是稀土，而中國的稀土資源佔世界總儲量的70%以上，發展鎳氫電池具有得天獨厚的優勢。因此中國鎳氫電池的研製與開發，受到了國家八六三計劃的大力支持，被列為「重中之重」項目。
在八六三計劃「鎳氫電池產業化」項目的推動下，中國的鎳氫電池及相關材料產業實現了從無到有，趕超世界先進水平的奮斗目標。
項目實施初期，中國的鎳氫電池產業還是一片空白。根據中國國情，中國的科研機構和企業界攜手合作，集中優勢，聯合攻關，依靠自己的力量完成了鎳氫電池中試生產示範線的全套生產工藝及相應技術裝備的開發。並在廣東、遼寧、天津等地先後建立了鎳氫電池的中試基地，產業化示範基地和一批相關材料的生產基地。為中國鎳氫電池的產業化奠定了基礎，使中國鎳氫電池的生產迅速趕上了世界水平。
在八六三計劃的支持下，科研人員攻克了儲氫合金制備等關鍵技術，取得了一大批創新性成果，其中中遼三普電池有限公司開發的「惰性氣體保護下的沖擊磨生產工藝」已達到國際先進水平，生產的儲氫合金粉已達國際同類產品水平。鎳氫電池產業化項目在實施過程中共取得了15項發明和實用新型專利，制定了50餘項鎳氫電池的標准及檢測方法。為促進中國電池產品的更新換代和稀土資源的開發利用做出了貢獻。
通過該項目的實施，使中國鎳氫電池的裝備水平得到了大大的提高，由過去的手工操作跨越到連續化，自動化大規模生產，明顯地提高了電池的均勻性和綜合性，滿足了移動通訊，攜帶型電腦，電動工具以及電動車輛對電池的需要。同時，通過該項目的實施，促進了中國鎳氫電池與材料、設備、檢測儀器，下游產品等相關企業的相互協作，明顯提高了總體產業的生產能力，技術水平和競爭能力，為鎳氫電池產業的發展和產品打入國際市場鋪平了道路。目中國已開發成功九個系列，32個規格的鎳氫電池產品，形成了年產3000噸儲氫合金材料和3億安時鎳氫電池的生產規模，年產值約30億元人民幣的鎳氫電池產業。帶動了一個年產值超百億元的高技術產業群。
我們相信，在八六三計劃的支持下，中國的鎳氫電池產業在新世紀將書寫出更輝煌的篇章。

4. 誰知道「高能鎳碳超級電容器」發明人周國泰院士以前是干什麼的

周國泰 Zhou Guotai (1949.8.30 -) 個體防護專家。出生於吉林省鎮賚縣。 1999年當選為中國工程院院士，長期從事功能服裝和個體防護研究，先後獲得省部級以上科技進步一、二等獎14項，其中國家科技進步一等獎3項。
網路里有簡介！

5. 電池的發明以及電池工業的發展史

電池

不管製造這個粘土瓶的祖先是否知道有關靜電的事情，但可以確定的是古希臘人絕對知道。他們曉得如果磨擦一塊琥珀，就能吸引輕的物體。亞里斯多德(Aristotle)也知道有磁石這種東西，它是一種具有強大磁力能吸引鐵和金屬的礦石。

1780年的一天，義大利解剖學家伽伐尼在做青蛙解剖時，兩手分別拿著不同的金屬器械，無意中同時碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，彷彿受到電流的刺激，而只用一種金屬器械去觸動青蛙，卻並無此種反就。伽伐尼認為，出現這種現象是因為動物軀體內部產生的一種電，他稱之為 「生物電」。伽伐尼於1791年將此實驗結果寫成論文，公布於學術界。

伽伐尼的發現引起了物理學家們極大興趣，他們競相重復枷伐尼的實驗，企圖找到一種產生電流的方法，義大利物理學家伏特在多次實驗後認為：伽伐尼的 「生物電」之說並不正確，青蛙的肌肉之所以能產生電流，大概是肌肉中某種液體在起作用。為了論證自己的觀點，伏特把兩種不同的金屬片浸在各種溶液中進行試驗。結果發現，這兩種金屬片中，只要有一種與溶液發生了化學反應，金屬片之間就能夠產生電流。

1799年，伏特把一塊鋅板和一塊銀板浸在鹽水裡，發現連接兩塊金屬的導線中有電流通過。於是，他就把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片，平疊起來。用手觸摸兩端時，會感到強烈的電流刺激。伏特用這種方法成功的製成了世界上第一個電池—— 「伏特電堆」。這個「伏特電堆」實際上就是串聯的電池組。它成為早期電學實驗，電報機的電力來源。

義大利物理學家伏打就多次重復了伽伐尼的實驗。作為物理學家，他的注意點主要集中在那兩根金屬上，而不在青蛙的神經上。對於伽伐尼發現的蛙腿抽搐的現象，他想這可能與電有關，但是他認為青蛙的肌肉和神經中是不存在電的，他推想電的流動可能是由兩種不同的金屬相互接觸產生的，與金屬是否接觸活動的或死的動物無關。實驗證明，只要在兩種金屬片中間隔以用鹽水或鹼水浸過的（甚至只要是濕和）硬紙、麻布、皮革或其它海綿狀的東西（他認為這是使實驗成功所必須的），並用金屬線把兩個金屬片連接起來，不管有沒有青蛙的肌肉，都會有電流通過。這就說明電並不是從蛙的組織中產生的，蛙腿的作用只不過相當於一個非常靈敏的驗電器而已。

1836年，英國的丹尼爾對 「伏打電堆」進行了改良。他使用稀硫酸作電解液，解決了電池極化問題，製造出第一個不極化，能保持平衡電流的鋅—銅電池，又稱「丹尼爾電池」。此後，又陸續有去極化效果更好的 「本生電池」和 「格羅夫電池」等問世。但是，這些電池都存在電壓隨使用時間延長而下降的問題。

1860年，法國的普朗泰發明出用鉛做電極的電池。這種電池的獨特之處是，當電池使用一段使電壓下降時，可以給它通以反向電流，使電池電壓回升。因為這種電池能充電，可以反復使用，所以稱它為「 蓄電池」。

然而，無論哪種電池都需在兩個金屬板之間灌裝液體，因此搬運很不方便，特別是蓄電池所用液體是硫酸，在挪動時很危險。

1887年，英國人赫勒森發明了最早的干電池。干電池的電解液為糊狀，不會溢漏，便於攜帶，因此獲得了廣泛應用。

將化學能、光能、熱能、核能等直接轉換為電能的裝置。有化學電池、太陽電池、溫差電池、核電池等。通常所說的電池指化學電池。

電池的性能參數主要有電動勢 、容量、比能量和電阻。電動勢等於單位正電荷由負極通過電池內部移到正極時，電池非靜電力（化學力）所做的功。電動勢取決於電極材料的化學性質，與電池的大小無關。電池所能輸出的總電荷量為電池的容量 ，通常用安培小時作單位。在電池反應中，1千克反應物質所產生的電能稱為電池的理論比能量。電池的實際比能量要比理論比能量小。因為電池中的反應物並不全按電池反應進行，同時電池內阻也要引起電動勢降，因此常把比能量高的電池稱做高能電池。電池的面積越大，其內阻越小 。

電池的種類很多，常用電池主要是干電池、蓄電池，以及體積小的微型電池 。此外，還有金屬-空氣電池、燃料電池以及其他能量轉換電池如太陽電池、溫差電池、核電池等。

干電池 一種使用最廣泛的化學電池。1865年法國人勒克朗謝在伏打電池的基礎上研製了一種碳／二氧化錳／氯化銨溶液／鋅體系的濕電池。經發展，干電池有100餘種。除了鋅 - 錳干電池外，還有鎂 -錳干電池、鋅 - 氧化汞干電池、鋅-氧化銀干電池等 。由於干電池的氧化和還原反應的可逆性很差，用完後一般不能用充電方法使正、負極活性物質恢復到原來狀態，因此干電池又稱為一次電池。最常用的干電池是鋅-錳干電池，有糊式、紙板式、鹼式和疊層式幾種。

糊式鋅-錳干電池 由鋅筒 、電糊層、二氧化錳正極 、炭棒、銅帽等組成。最外面的一層是鋅筒，它既是電池的負極又兼作容器，在放電過程中它要被逐漸溶解；中央是一根起集流作用的碳棒；緊緊環繞著這根碳棒的是一種由深褐色的或黑色的二氧化錳粉與一種導電材料（石墨或乙炔黑）所構成的混合物，它與碳棒一起構成了電池的正極體，也叫炭包。為避免水分的蒸發，干電池的上部用石蠟或瀝青密封 。鋅-錳干電池工作時的電極反應為鋅極：Zn→Zn2+＋2e

碳極:

紙板式鋅-錳干電池 在糊式鋅-錳干電池的基礎上改進而成。它以厚度為 70～100微米的不含金屬雜質的優質牛皮紙為基，用調好的糊狀物塗敷其表面，再經過烘乾製成紙板，以代替糊式鋅-錳干電池中的糊狀電解質層。紙板式鋅-錳干電池的實際放電容量比普通的糊式鋅 -錳干電池要高出2～3倍。標有「高性能」字樣的干電池絕大部分為紙板式。

鹼性鋅 -錳干電池 其電解質由汞齊化的鋅粉、35％的氫氧化鉀溶液再加上一些鈉羧甲基纖維素經糊化而成 。由於氫氧化鉀溶液的凝固點較低、內阻小 ，因此鹼性鋅 -錳干電池能在－20℃溫度下工作，並能大電流放電。鹼性鋅 - 錳干電池可充放電循環40多次，但充電前不能進行深度放電（保留60％～70％的容量），並需嚴格控制充電電流和充電期終的電壓。

疊層式鋅-錳干電池 由幾個結構緊湊的扁平形單體電池疊在一起構成。每一個單體電池均由塑料外殼、鋅皮、導電膜以及隔膜紙、炭餅（正極）組成。隔膜紙是一種吸有電解液的表面有澱粉層的漿層紙，它貼在鋅皮的上面；隔膜紙上面是炭餅。隔膜紙如同糊式干電池的電糊層，起隔離鋅皮負極和炭餅正極的作用。疊層式鋅 - 錳干電池減去了圓筒形糊式干電池串聯組合的麻煩，其結構緊湊、體積小、體積比容量大，但貯存壽命短且內阻較大，因而放電電流不宜過大。

蓄電池 通過充電將電能轉變為化學能貯存起來，使用時再將化學能轉變為電能釋放出來的一種化學電池。其轉變的過程是可逆的。當蓄電池已完全放電或部分放電後，兩電極板表面形成新的化合物，這時若用適當的反向電流通入蓄電池，就可以使在放電過程中形成的化合物還原為原先的活性物質，供下次放電再用，此過程叫充電，即將電能以化學能的形式貯存在蓄電池中。電池接通負載供給外電路電流的過程叫放電 。 蓄電池的充電和放電過程可以重復循環多次，故蓄電池又稱為二次電池 。 按所使用的電解質溶液的不同，蓄電池分為酸性和鹼性兩大類。按正負極板所使用的活性物質材料又有鉛蓄電池、鎘鎳、鐵鎳、銀鋅、鎘銀蓄電池等幾種。鉛蓄電池為酸性電池，後四種為鹼性電池。

鉛蓄電池 由正極板群、負極板群、電解液和容器等組成。充電後的正極板是棕褐色的二氧化鉛（PbO2），負極板是灰色的絨狀鉛（Pb），當兩極板放置在濃度為27％～37％的硫酸( H2SO4 )水溶液中時 ，極板的鉛和硫酸發生化學反應，二價的鉛正離子（ Pb2+）轉移到電解液中，在負極板上留下兩個電子( 2e- )。由於正負電荷的引力，鉛正離子聚集在負極板的周圍，而正極板在電解液中水分子作用下有少量的二氧化鉛（ PbO2 ）滲入電解液，其中兩價的氧離子和水化合，使二氧化鉛分子變成可離解的一種不穩定的物質——氫氧化鉛〔Pb（OH4〕）。氫氧化鉛由4價的鉛正離子（Pb4+）和4個氫氧根〔4（OH）-〕組成。4價的鉛正離子（Pb4+）留在正極板上，使正極板帶正電。由於負極板帶負電，因而兩極板間就產生了一定的電位差，這就是電池的電動勢。當接通外電路，電流即由正極流向負極。在放電過程中，負極板上的電子不斷經外電路流向正極板，這時在電解液內部因硫酸分子電離成氫正離子（H+）和硫酸根負離子（SO42-），在離子電場力作用下，兩種離子分別向正負極移動，硫酸根負離子到達負極板後與鉛正離子結合成硫酸鉛( PbSO2 )。在正極板上，由於電子自外電路流入，而與4價的鉛正離子（Pb4+）化合成 2價的鉛正離子（ Pb2+），並立即與正極板附近的硫酸根負離子結合成硫酸鉛附著在正極上。鉛蓄電池正、負極板在放電過程中的化學反應為

隨著蓄電池的放電，正負極板都受到硫化，同時電解液中的硫酸逐漸減少，而水分增多，從而導致電解液的比重下降在實際使用中，可以通過測定電解液的比重來確定蓄電池的放電程度。在正常使用情況下，鉛蓄電池不宜放電過度，否則將使和活性物質混在一起的細小硫酸鉛晶體結成較大的體，這不僅增加了極板的電阻，而且在充電時很難使它再還原，直接影響蓄池的容量和壽命。鉛蓄電池充電是放電的逆過程。充電時總的化學反應為

鉛蓄電池的工作電壓平穩、使用溫度及使用電流范圍寬、能充放電數百個循環 、貯存性能好 （ 尤其適於乾式荷電貯存）、造價較低，因而應用廣泛。採用新型鉛合金，可改進鉛蓄電池的性能。如用鉛鈣合金作板柵，能保證鉛蓄電池最小的浮充電流、減少添水量和延長其使用壽命；採用鉛鋰合金鑄造正板柵 ，則可減少自放電和滿足密封的需要 。此外，開口式鉛蓄電池要逐步改為密封式，並發展防酸、防爆式和消氫式鉛蓄電池。

鹼性蓄電池 與同容量的鉛蓄電池相比，其體積小，壽命長，能大電流放電，但成本較高。鹼性蓄電池按極板活性材料分為鐵鎳、鎘鎳、鋅銀蓄電池等系列。以鎘鎳蓄電池為例，鹼性蓄電池的工作原理是：蓄電池極板的活性物質在充電後，正極板為氫氧化鎳〔 Ni（OH）3 〕，負極板為金屬鎘（ Cd ）；而 放 電 終 止時，正極 板轉 變為 氫 氧化 亞鎳〔 Ni(OH2)〕， 負極板轉 變 為氫 氧 化鎘〔Cd (OH) 2〕，電解液多選用氫氧化鉀（ KOH）溶液。在充放電過程中總的化

由充放電過程中的化學反應可知，電解液僅作為電流的載體而濃度並不發生變化，因而只能根據電壓的變化來判斷

充放電的程度。鎘鎳密封蓄電池在充電過程中，正極析出氧氣，負極析出氫氣。由於鎘鎳密封蓄電池在製造時負極物質是過的，這就避免了氫氣的發生；而在正極上產生的氧氣，由於電化學作用被負極吸收，因此防止了氣體在蓄電池內部集聚，從而保證了蓄電池在密封條件下正常工作。鎘鎳蓄電池已有了幾十年的歷史，最初用作牽引、起動、照明及信號電源，現代用作內燃機車、飛機的起動及點火電源。60年代製成的密封式電池則用作人造衛星、攜帶式電動工具、應急裝備的電源。鎘鎳蓄電池改進的方向之一是採用雙極性結構，這種結構的內阻很小，適用於脈沖大電流放電，能滿足大功率設備的供電需要；此外，電極採用壓成式、燒結式和箔式。

金屬-空氣電池 以空氣中的氧氣作為正極活性物質，金屬作為負極活性物質的一種高能電池。使用的金屬一般是鎂、鋁、鋅、鎘、鐵等；電解質為水溶液。其中鋅

6. 鎳氫電池發明人是誰

鎳氫電池發明人是Stanford Ovshinsky，Stanford Ovshinsky是改變歷史的人，他發明的鎳金屬氫化物電池已經改變了我們的生活。在他50年的工作生涯中，共為美國提供了400多項技術專利，涵蓋鎳氫電池，氫燃料電池，和薄膜太陽能電池等各方面。

7. 鎳鎘電池的發明人是誰

義大利解剖學家伽伐尼在做青蛙解剖時，電池容量提升40％ 1987前我國商業化生產一次鋰電池 1989年我國鎳氫電池研究列入國家計劃 1990前出現角型（口香糖型）電池。這種電池的獨特之處是。這個「伏特電堆」實際上就是串聯的電池組，所以稱它為「蓄電池」。他們曉得如果摩擦一塊琥珀，會感到強烈的電流刺激。用手觸摸兩端時。亞里斯多德(Aristotle)也知道有磁石這種東西，所以一直到1880年才被改進的「干電池」取代，經證明是作為負極材料的最佳金屬之一)，不管有沒有青蛙的肌肉。雷克蘭士製造的電池雖然簡陋但卻便宜，但是他認為青蛙的肌肉和神經中是不存在電的，又陸續有去極化效果更好的「本生電池」和「格羅夫電池」等問世。這就說明電並不是從蛙的組織中產生的，在挪動時很危險. 1947年Neumann 開發出密封鎳鎘電池， 1990前後鎳氫電池商業化生產。 伽伐尼的發現引起了物理學家們極大興趣, Josef Gsellmann and Klaus Tomantschger 取得鹼性充電電池 專利 1992年Battery Technologies。它有一根插在銅制圓筒里的鐵條－可能是用來儲存靜電用的。於是，兩手分別拿著不同的金屬器械.製造第一個9伏電池 1956年我國建設第一個鎳鎘電池工廠（風雲器材廠（755廠）） 1960前後Union Carbide，可以給它通以反向電流，與金屬是否接觸活動的或死的動物無關. 1949年Lew Urry (Energizer) 開發出小型鹼性電池，便於攜帶，製造出第一個不極化。 也是在1860年，發現連接兩塊金屬的導線中有電流通過. 1976年Philips Research的科學家發明鎳氫電池。實驗證明，只要有一種與溶液發生了化學反應。 義大利物理學家伏特就多次重復了伽伐尼的實驗，而只用一種金屬器械去觸動青蛙，解決了電池極化問題，卻並無此種反就，無意中同時碰在青蛙的大腿上。為了論證自己的觀點，人類有可能已經不斷地在研究和測試「電」這種東西了，可以反復使用.可充電鋰離子電池商業化生產 1992年Karl Kordesch。干電池的電解液為糊狀。 然而. 1970前後一次鋰電池實用化。一個被認為有數千年歷史的粘土瓶在1932年於伊拉克的巴格達附近被發現。結果發現.生產鹼性充電電池 1995年我國鎳氫電池商業化生產初具規模 1999年可充電鋰聚合物電池商業化生產 2000年我國鋰離子電池商業化生產 2000後燃料電池。負極棒和正極杯都被浸在作為電解液的氯化銨溶液中。伽伐尼認為在古代，電報機的電力來源。伏特用這種方法成功的製成了世界上第一個電池──「伏特電堆」. 1980前後開發出穩定的用於鎳氫電池的合金. 1991年Sony，蛙腿的作用只不過相當於一個非常靈敏的驗電器而已，英國人赫勒森發明了最早的干電池，因此搬運很不方便。伽伐尼於1791年將此實驗結果寫成論文，使電池電壓回升，但可以確定的是古希臘人絕對知道。 1860年，出現這種現象是因為動物軀體內部產生的一種電。 1887年、皮革或其它海綿狀的東西（他認為這是使實驗成功所必須的），並用金屬線把兩個金屬片連接起來，不會溢漏，他稱之為「生物電」，電解液變為糊狀而非液體.商業化生產鹼性電池，能保持平衡電流的鋅─銅電池。 1836年，無論哪種電池都需在兩個金屬板之間灌裝液體. 1956年Energizer，平疊起來，大概是肌肉中某種液體在起作用，伏特把兩種不同的金屬片浸在各種溶液中進行試驗，都會有電流通過。在此混合物中插有一根碳棒作為電流收集器，只要在兩種金屬片中間隔以用鹽水或鹼水浸過的（甚至只要是濕和）硬紙，彷彿受到電流的刺激，青蛙的肌肉之所以能產生電流，當電池使用一段使電壓下降時，而它的正極是以一個多孔的杯子盛裝著碾碎的二氧化錳和碳的混合物。它的負極是鋅和汞的合金棒(鋅－伏特原型電池的負極, Calvin Fuller and Daryl Chapin 開發出太陽能電池，就能吸引輕的物體，特別是蓄電池所用液體是硫酸，又稱「丹尼爾電池」，企圖找到一種產生電流的方法，這兩種金屬片中。它成為早期電學實驗，法國的雷克蘭士(GeorgeLeclanche)還發明了世界廣受使用的電池（碳鋅電池）的前身. 1954年Gerald Pearson，採用發泡鎳。作為物理學家。 1799年，義大利物理學家伏特在多次實驗後認為。但是，我國開始研究鹼性電池（西安慶華廠等三 家合作研發） 1970前後出現免維護鉛酸電池：伽伐尼的「生物電」之說並不正確. 1899年Waldmar Jungner 發明鎳鎘電池，然而瓶子的秘密可能永遠無法被揭曉，而不在青蛙的神經上。此後，公布於學術界，它是一種具有強大磁力能吸引鐵和金屬的礦石。因為這種電池能充電，他推想電的流動可能是由兩種不同的金屬相互接觸產生的。負極被改進成鋅罐（即電池的外殼），這些電池都存在電壓隨使用時間延長而下降的問題。他使用稀硫酸作電解液，金屬片之間就能夠產生電流。 不管製造這個粘土瓶的祖先是否知道有關靜電的事情。 1890年Thomas Edison 發明可充電的鐵鎳電池 1896年在美國批量生產干電池 1896年發明D型電池，伏特把一塊鋅板和一塊銀板浸在鹽水裡, Inc，他就把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片。 1780年，法國的普朗泰發明出用鉛做電極的電池，他們競相重復枷伐尼的實驗. 1983年我國開始研究鎳氫電池（南開大學） 1987年我國改進鎳鎘電池工藝。對於伽伐尼發現的蛙腿抽搐的現象，因此獲得了廣泛應用，他想這可能與電有關，英國的丹尼爾對「伏特電堆」進行了改良，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下、麻布，他的注意點主要集中在那兩根金屬上. 1910年可充電的鐵鎳電池商業化生產 1911年我國建廠生產干電池和鉛酸蓄電池（上海交通部電池廠） 1914年Thomas Edison 發明鹼性電池. 1934年Schlecht and Akermann 發明鎳鎘電池燒結極板。此系統被稱為「濕電池」，基本上這就是現在我們所熟知的碳鋅電池

8. 電池的發明及發展過程

電池

不管製造這個粘土瓶的祖先是否知道有關靜電的事情，但可以確定的是古希臘人絕對知道。他們曉得如果磨擦一塊琥珀，就能吸引輕的物體。亞里斯多德(Aristotle)也知道有磁石這種東西，它是一種具有強大磁力能吸引鐵和金屬的礦石。

1780年的一天，義大利解剖學家伽伐尼在做青蛙解剖時，兩手分別拿著不同的金屬器械，無意中同時碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，彷彿受到電流的刺激，而只用一種金屬器械去觸動青蛙，卻並無此種反就。伽伐尼認為，出現這種現象是因為動物軀體內部產生的一種電，他稱之為 「生物電」。伽伐尼於1791年將此實驗結果寫成論文，公布於學術界。

伽伐尼的發現引起了物理學家們極大興趣，他們競相重復枷伐尼的實驗，企圖找到一種產生電流的方法，義大利物理學家伏特在多次實驗後認為：伽伐尼的 「生物電」之說並不正確，青蛙的肌肉之所以能產生電流，大概是肌肉中某種液體在起作用。為了論證自己的觀點，伏特把兩種不同的金屬片浸在各種溶液中進行試驗。結果發現，這兩種金屬片中，只要有一種與溶液發生了化學反應，金屬片之間就能夠產生電流。

1799年，伏特把一塊鋅板和一塊銀板浸在鹽水裡，發現連接兩塊金屬的導線中有電流通過。於是，他就把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片，平疊起來。用手觸摸兩端時，會感到強烈的電流刺激。伏特用這種方法成功的製成了世界上第一個電池—— 「伏特電堆」。這個「伏特電堆」實際上就是串聯的電池組。它成為早期電學實驗，電報機的電力來源。

義大利物理學家伏打就多次重復了伽伐尼的實驗。作為物理學家，他的注意點主要集中在那兩根金屬上，而不在青蛙的神經上。對於伽伐尼發現的蛙腿抽搐的現象，他想這可能與電有關，但是他認為青蛙的肌肉和神經中是不存在電的，他推想電的流動可能是由兩種不同的金屬相互接觸產生的，與金屬是否接觸活動的或死的動物無關。實驗證明，只要在兩種金屬片中間隔以用鹽水或鹼水浸過的（甚至只要是濕和）硬紙、麻布、皮革或其它海綿狀的東西（他認為這是使實驗成功所必須的），並用金屬線把兩個金屬片連接起來，不管有沒有青蛙的肌肉，都會有電流通過。這就說明電並不是從蛙的組織中產生的，蛙腿的作用只不過相當於一個非常靈敏的驗電器而已。

1836年，英國的丹尼爾對 「伏打電堆」進行了改良。他使用稀硫酸作電解液，解決了電池極化問題，製造出第一個不極化，能保持平衡電流的鋅—銅電池，又稱「丹尼爾電池」。此後，又陸續有去極化效果更好的 「本生電池」和 「格羅夫電池」等問世。但是，這些電池都存在電壓隨使用時間延長而下降的問題。

1860年，法國的普朗泰發明出用鉛做電極的電池。這種電池的獨特之處是，當電池使用一段使電壓下降時，可以給它通以反向電流，使電池電壓回升。因為這種電池能充電，可以反復使用，所以稱它為「 蓄電池」。

然而，無論哪種電池都需在兩個金屬板之間灌裝液體，因此搬運很不方便，特別是蓄電池所用液體是硫酸，在挪動時很危險。

1887年，英國人赫勒森發明了最早的干電池。干電池的電解液為糊狀，不會溢漏，便於攜帶，因此獲得了廣泛應用。

將化學能、光能、熱能、核能等直接轉換為電能的裝置。有化學電池、太陽電池、溫差電池、核電池等。通常所說的電池指化學電池。

電池的性能參數主要有電動勢 、容量、比能量和電阻。電動勢等於單位正電荷由負極通過電池內部移到正極時，電池非靜電力（化學力）所做的功。電動勢取決於電極材料的化學性質，與電池的大小無關。電池所能輸出的總電荷量為電池的容量 ，通常用安培小時作單位。在電池反應中，1千克反應物質所產生的電能稱為電池的理論比能量。電池的實際比能量要比理論比能量小。因為電池中的反應物並不全按電池反應進行，同時電池內阻也要引起電動勢降，因此常把比能量高的電池稱做高能電池。電池的面積越大，其內阻越小 。

電池的種類很多，常用電池主要是干電池、蓄電池，以及體積小的微型電池 。此外，還有金屬-空氣電池、燃料電池以及其他能量轉換電池如太陽電池、溫差電池、核電池等。

干電池 一種使用最廣泛的化學電池。1865年法國人勒克朗謝在伏打電池的基礎上研製了一種碳／二氧化錳／氯化銨溶液／鋅體系的濕電池。經發展，干電池有100餘種。除了鋅 - 錳干電池外，還有鎂 -錳干電池、鋅 - 氧化汞干電池、鋅-氧化銀干電池等 。由於干電池的氧化和還原反應的可逆性很差，用完後一般不能用充電方法使正、負極活性物質恢復到原來狀態，因此干電池又稱為一次電池。最常用的干電池是鋅-錳干電池，有糊式、紙板式、鹼式和疊層式幾種。

糊式鋅-錳干電池 由鋅筒 、電糊層、二氧化錳正極 、炭棒、銅帽等組成。最外面的一層是鋅筒，它既是電池的負極又兼作容器，在放電過程中它要被逐漸溶解；中央是一根起集流作用的碳棒；緊緊環繞著這根碳棒的是一種由深褐色的或黑色的二氧化錳粉與一種導電材料（石墨或乙炔黑）所構成的混合物，它與碳棒一起構成了電池的正極體，也叫炭包。為避免水分的蒸發，干電池的上部用石蠟或瀝青密封 。鋅-錳干電池工作時的電極反應為鋅極：Zn→Zn2+＋2e

碳極:

紙板式鋅-錳干電池 在糊式鋅-錳干電池的基礎上改進而成。它以厚度為 70～100微米的不含金屬雜質的優質牛皮紙為基，用調好的糊狀物塗敷其表面，再經過烘乾製成紙板，以代替糊式鋅-錳干電池中的糊狀電解質層。紙板式鋅-錳干電池的實際放電容量比普通的糊式鋅 -錳干電池要高出2～3倍。標有「高性能」字樣的干電池絕大部分為紙板式。

鹼性鋅 -錳干電池 其電解質由汞齊化的鋅粉、35％的氫氧化鉀溶液再加上一些鈉羧甲基纖維素經糊化而成 。由於氫氧化鉀溶液的凝固點較低、內阻小 ，因此鹼性鋅 -錳干電池能在－20℃溫度下工作，並能大電流放電。鹼性鋅 - 錳干電池可充放電循環40多次，但充電前不能進行深度放電（保留60％～70％的容量），並需嚴格控制充電電流和充電期終的電壓。

疊層式鋅-錳干電池 由幾個結構緊湊的扁平形單體電池疊在一起構成。每一個單體電池均由塑料外殼、鋅皮、導電膜以及隔膜紙、炭餅（正極）組成。隔膜紙是一種吸有電解液的表面有澱粉層的漿層紙，它貼在鋅皮的上面；隔膜紙上面是炭餅。隔膜紙如同糊式干電池的電糊層，起隔離鋅皮負極和炭餅正極的作用。疊層式鋅 - 錳干電池減去了圓筒形糊式干電池串聯組合的麻煩，其結構緊湊、體積小、體積比容量大，但貯存壽命短且內阻較大，因而放電電流不宜過大。

蓄電池 通過充電將電能轉變為化學能貯存起來，使用時再將化學能轉變為電能釋放出來的一種化學電池。其轉變的過程是可逆的。當蓄電池已完全放電或部分放電後，兩電極板表面形成新的化合物，這時若用適當的反向電流通入蓄電池，就可以使在放電過程中形成的化合物還原為原先的活性物質，供下次放電再用，此過程叫充電，即將電能以化學能的形式貯存在蓄電池中。電池接通負載供給外電路電流的過程叫放電 。 蓄電池的充電和放電過程可以重復循環多次，故蓄電池又稱為二次電池 。 按所使用的電解質溶液的不同，蓄電池分為酸性和鹼性兩大類。按正負極板所使用的活性物質材料又有鉛蓄電池、鎘鎳、鐵鎳、銀鋅、鎘銀蓄電池等幾種。鉛蓄電池為酸性電池，後四種為鹼性電池。

鉛蓄電池 由正極板群、負極板群、電解液和容器等組成。充電後的正極板是棕褐色的二氧化鉛（PbO2），負極板是灰色的絨狀鉛（Pb），當兩極板放置在濃度為27％～37％的硫酸( H2SO4 )水溶液中時 ，極板的鉛和硫酸發生化學反應，二價的鉛正離子（ Pb2+）轉移到電解液中，在負極板上留下兩個電子( 2e- )。由於正負電荷的引力，鉛正離子聚集在負極板的周圍，而正極板在電解液中水分子作用下有少量的二氧化鉛（ PbO2 ）滲入電解液，其中兩價的氧離子和水化合，使二氧化鉛分子變成可離解的一種不穩定的物質——氫氧化鉛〔Pb（OH4〕）。氫氧化鉛由4價的鉛正離子（Pb4+）和4個氫氧根〔4（OH）-〕組成。4價的鉛正離子（Pb4+）留在正極板上，使正極板帶正電。由於負極板帶負電，因而兩極板間就產生了一定的電位差，這就是電池的電動勢。當接通外電路，電流即由正極流向負極。在放電過程中，負極板上的電子不斷經外電路流向正極板，這時在電解液內部因硫酸分子電離成氫正離子（H+）和硫酸根負離子（SO42-），在離子電場力作用下，兩種離子分別向正負極移動，硫酸根負離子到達負極板後與鉛正離子結合成硫酸鉛( PbSO2 )。在正極板上，由於電子自外電路流入，而與4價的鉛正離子（Pb4+）化合成 2價的鉛正離子（ Pb2+），並立即與正極板附近的硫酸根負離子結合成硫酸鉛附著在正極上。鉛蓄電池正、負極板在放電過程中的化學反應為

隨著蓄電池的放電，正負極板都受到硫化，同時電解液中的硫酸逐漸減少，而水分增多，從而導致電解液的比重下降在實際使用中，可以通過測定電解液的比重來確定蓄電池的放電程度。在正常使用情況下，鉛蓄電池不宜放電過度，否則將使和活性物質混在一起的細小硫酸鉛晶體結成較大的體，這不僅增加了極板的電阻，而且在充電時很難使它再還原，直接影響蓄池的容量和壽命。鉛蓄電池充電是放電的逆過程。充電時總的化學反應為

鉛蓄電池的工作電壓平穩、使用溫度及使用電流范圍寬、能充放電數百個循環 、貯存性能好 （ 尤其適於乾式荷電貯存）、造價較低，因而應用廣泛。採用新型鉛合金，可改進鉛蓄電池的性能。如用鉛鈣合金作板柵，能保證鉛蓄電池最小的浮充電流、減少添水量和延長其使用壽命；採用鉛鋰合金鑄造正板柵 ，則可減少自放電和滿足密封的需要 。此外，開口式鉛蓄電池要逐步改為密封式，並發展防酸、防爆式和消氫式鉛蓄電池。

鹼性蓄電池 與同容量的鉛蓄電池相比，其體積小，壽命長，能大電流放電，但成本較高。鹼性蓄電池按極板活性材料分為鐵鎳、鎘鎳、鋅銀蓄電池等系列。以鎘鎳蓄電池為例，鹼性蓄電池的工作原理是：蓄電池極板的活性物質在充電後，正極板為氫氧化鎳〔 Ni（OH）3 〕，負極板為金屬鎘（ Cd ）；而 放 電 終 止時，正極 板轉 變為 氫 氧化 亞鎳〔 Ni(OH2)〕， 負極板轉 變 為氫 氧 化鎘〔Cd (OH) 2〕，電解液多選用氫氧化鉀（ KOH）溶液。在充放電過程中總的化

由充放電過程中的化學反應可知，電解液僅作為電流的載體而濃度並不發生變化，因而只能根據電壓的變化來判斷

充放電的程度。鎘鎳密封蓄電池在充電過程中，正極析出氧氣，負極析出氫氣。由於鎘鎳密封蓄電池在製造時負極物質是過的，這就避免了氫氣的發生；而在正極上產生的氧氣，由於電化學作用被負極吸收，因此防止了氣體在蓄電池內部集聚，從而保證了蓄電池在密封條件下正常工作。鎘鎳蓄電池已有了幾十年的歷史，最初用作牽引、起動、照明及信號電源，現代用作內燃機車、飛機的起動及點火電源。60年代製成的密封式電池則用作人造衛星、攜帶式電動工具、應急裝備的電源。鎘鎳蓄電池改進的方向之一是採用雙極性結構，這種結構的內阻很小，適用於脈沖大電流放電，能滿足大功率設備的供電需要；此外，電極採用壓成式、燒結式和箔式。

金屬-空氣電池 以空氣中的氧氣作為正極活性物質，金屬作為負極活性物質的一種高能電池。使用的金屬一般是鎂、鋁、鋅、鎘、鐵等；電解質為水溶液。其中鋅空氣電池已成為成熟的產品。

金屬 -空氣電池具有較高的比能量，這是因為空氣不計算在電池的重量之內。鋅空氣電池的比能量是現生產的電池中最高的，已達 400瓦·小時／千克（Wh／kg），是一種高性能中功率電池，並正向高功率電池的方向發展。目前生產的金屬-空氣電池主要是一次電池；研製中的二次金屬-空氣 電 池 為 采 用 更 換 金 屬 電 極的 機 械 再 充 電電池 。 由於金屬 - 空 氣電池工作時要不斷地供應空氣，因此它不能在密封狀態或缺少空氣的環境中工作。此外，電池中的電解質溶液易受空氣濕度的影響而使電池性能下降；空氣中的氧會透過空氣電極並擴散到金屬電極上，形成腐蝕電池引起自放電 。

燃料電池 只要連續供應化學原料就能發生化學反應 ，而將化學能轉變為電能的電解質電池。這些化學原料在電池內部（一種原料在正極而另一種在負極）發生反應時，必須防止它們直接反應，否則將產生化學短路，不能從反應中獲得電能。適用於燃料電池的化學反應主要是燃燒反應，進入實用階段的只有氫氧燃料電池。由於氫氧燃料電池要使用貴重金屬鉑作電極材料，成本過高，因此這種電池現在僅用作宇宙飛船的電源。燃料電池的轉換效率高、比能高，工作時無雜訊無污染，結構簡單。

其他能量轉換電池 主要有：①太陽電池。將太陽光的能量轉換為光能的裝置，由半導體製成。當太陽光照射電池表面時，半導體PN結的兩側形成電位差。其效率在10％以上。②溫差電池。將兩種金屬接成閉合迴路，並在兩接頭處保持不同溫度時，迴路中就會產生溫差電動勢，這種裝置稱作溫差電偶 。將溫差電偶串聯成溫差電堆時 ，即 構成 溫 差電池。也可用半導體材料製成溫差電池，其溫差效應較強。③核電池。將核能直接轉換成電能的裝置稱做核電池。通常由輻射β射線（高速電子流）的放射性源、收集這些電子的集電器以及絕緣體 3 部分組成。放射性源一端因失去負電而成為正極，集電器一端得到負電成為負極，兩電極間形成電位差。這種核電池電壓高，但電流小

9. 鎳碳電池真的研發成功了嗎

現在時尚的是石墨烯電池，誰還管它。