Ⅰ 锂电池是谁发明的呀
美国埃克森石油公司的斯坦利·惠廷厄姆发明了锂电池。他采用硫化钛作为正极材料,金属锂作为负极材料,制成首个锂离子电池,碰到日吹有时候无视,小心脏了大家的眼就不好
Ⅱ 新发明出的原子电池是什么原理功效有多大的提升
莫斯科国立科技大学(NUSTMISIS)的科学家提出了一种创新的自主电源:一种可使用长达20年的紧凑型原子电池。由于使用了β伏特元素的原始3-D结构,其尺寸减少了三倍,比旧型号的原子电池功率增加了10倍,成本降低了50%。研究结果已发表在国际科学杂志《应用辐射与同位素》上。
该评论表明,莫斯科国立科技大学(NUSTMISIS)科学家(基于β伏特电池(BVE)的电池)的发展具有巨大的潜力,因为所有行业对使用寿命长的可靠电池的需求都在增长。考虑到小尺寸和安全性的独特特征,莫斯科国立科技大学(NUSTMISIS)科学家的原子电池将能够占据电源市场的很大份额。
Ⅲ 爱迪生是怎样发明蓄电池的
1902年5月28日,爱迪生今天宣布发明了一种新式蓄电池。这种电池比以前的铅酸电池重量轻,但使用寿命长。
这位多产的发明家说,这种电池是用镍、铁和碱溶液制成的。它能使电力汽车与汽油发动机汽车相媲美。
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“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”。
Ⅳ 老是从新闻上看见科学家发明新型电池,为什么总不见应用
成本问题, 虽然研究出来了 ,但是大多是实验室产品。不能进行批量生产。
比如制备氧气,在实验室,我们用高锰酸钾加热,简单快捷。但是如果工业上也这么干,成本就高了。所以,工业方法就是从空气中分离氧气。
你看到的那些发明,都是高锰酸钾加热制氧气。大家还没发现怎么分离空气,所以 都没有开始应用。
Ⅳ 电池的发明及发展过程
电池
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,就能吸引轻的物体。亚里斯多德(Aristotle)也知道有磁石这种东西,它是一种具有强大磁力能吸引铁和金属的矿石。
1780年的一天,意大利解剖学家伽伐尼在做青蛙解剖时,两手分别拿着不同的金属器械,无意中同时碰在青蛙的大腿上,青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下,仿佛受到电流的刺激,而只用一种金属器械去触动青蛙,却并无此种反就。伽伐尼认为,出现这种现象是因为动物躯体内部产生的一种电,他称之为 “生物电”。伽伐尼于1791年将此实验结果写成论文,公布于学术界。
伽伐尼的发现引起了物理学家们极大兴趣,他们竞相重复枷伐尼的实验,企图找到一种产生电流的方法,意大利物理学家伏特在多次实验后认为:伽伐尼的 “生物电”之说并不正确,青蛙的肌肉之所以能产生电流,大概是肌肉中某种液体在起作用。为了论证自己的观点,伏特把两种不同的金属片浸在各种溶液中进行试验。结果发现,这两种金属片中,只要有一种与溶液发生了化学反应,金属片之间就能够产生电流。
1799年,伏特把一块锌板和一块银板浸在盐水里,发现连接两块金属的导线中有电流通过。于是,他就把许多锌片与银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸片,平叠起来。用手触摸两端时,会感到强烈的电流刺激。伏特用这种方法成功的制成了世界上第一个电池—— “伏特电堆”。这个“伏特电堆”实际上就是串联的电池组。它成为早期电学实验,电报机的电力来源。
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。
1836年,英国的丹尼尔对 “伏打电堆”进行了改良。他使用稀硫酸作电解液,解决了电池极化问题,制造出第一个不极化,能保持平衡电流的锌—铜电池,又称“丹尼尔电池”。此后,又陆续有去极化效果更好的 “本生电池”和 “格罗夫电池”等问世。但是,这些电池都存在电压随使用时间延长而下降的问题。
1860年,法国的普朗泰发明出用铅做电极的电池。这种电池的独特之处是,当电池使用一段使电压下降时,可以给它通以反向电流,使电池电压回升。因为这种电池能充电,可以反复使用,所以称它为“ 蓄电池”。
然而,无论哪种电池都需在两个金属板之间灌装液体,因此搬运很不方便,特别是蓄电池所用液体是硫酸,在挪动时很危险。
1887年,英国人赫勒森发明了最早的干电池。干电池的电解液为糊状,不会溢漏,便于携带,因此获得了广泛应用。
将化学能、光能、热能、核能等直接转换为电能的装置。有化学电池、太阳电池、温差电池、核电池等。通常所说的电池指化学电池。
电池的性能参数主要有电动势 、容量、比能量和电阻。电动势等于单位正电荷由负极通过电池内部移到正极时,电池非静电力(化学力)所做的功。电动势取决于电极材料的化学性质,与电池的大小无关。电池所能输出的总电荷量为电池的容量 ,通常用安培小时作单位。在电池反应中,1千克反应物质所产生的电能称为电池的理论比能量。电池的实际比能量要比理论比能量小。因为电池中的反应物并不全按电池反应进行,同时电池内阻也要引起电动势降,因此常把比能量高的电池称做高能电池。电池的面积越大,其内阻越小 。
电池的种类很多,常用电池主要是干电池、蓄电池,以及体积小的微型电池 。此外,还有金属-空气电池、燃料电池以及其他能量转换电池如太阳电池、温差电池、核电池等。
干电池 一种使用最广泛的化学电池。1865年法国人勒克朗谢在伏打电池的基础上研制了一种碳/二氧化锰/氯化铵溶液/锌体系的湿电池。经发展,干电池有100余种。除了锌 - 锰干电池外,还有镁 -锰干电池、锌 - 氧化汞干电池、锌-氧化银干电池等 。由于干电池的氧化和还原反应的可逆性很差,用完后一般不能用充电方法使正、负极活性物质恢复到原来状态,因此干电池又称为一次电池。最常用的干电池是锌-锰干电池,有糊式、纸板式、碱式和叠层式几种。
糊式锌-锰干电池 由锌筒 、电糊层、二氧化锰正极 、炭棒、铜帽等组成。最外面的一层是锌筒,它既是电池的负极又兼作容器,在放电过程中它要被逐渐溶解;中央是一根起集流作用的碳棒;紧紧环绕着这根碳棒的是一种由深褐色的或黑色的二氧化锰粉与一种导电材料(石墨或乙炔黑)所构成的混合物,它与碳棒一起构成了电池的正极体,也叫炭包。为避免水分的蒸发,干电池的上部用石蜡或沥青密封 。锌-锰干电池工作时的电极反应为锌极:Zn→Zn2++2e
碳极:
纸板式锌-锰干电池 在糊式锌-锰干电池的基础上改进而成。它以厚度为 70~100微米的不含金属杂质的优质牛皮纸为基,用调好的糊状物涂敷其表面,再经过烘干制成纸板,以代替糊式锌-锰干电池中的糊状电解质层。纸板式锌-锰干电池的实际放电容量比普通的糊式锌 -锰干电池要高出2~3倍。标有“高性能”字样的干电池绝大部分为纸板式。
碱性锌 -锰干电池 其电解质由汞齐化的锌粉、35%的氢氧化钾溶液再加上一些钠羧甲基纤维素经糊化而成 。由于氢氧化钾溶液的凝固点较低、内阻小 ,因此碱性锌 -锰干电池能在-20℃温度下工作,并能大电流放电。碱性锌 - 锰干电池可充放电循环40多次,但充电前不能进行深度放电(保留60%~70%的容量),并需严格控制充电电流和充电期终的电压。
叠层式锌-锰干电池 由几个结构紧凑的扁平形单体电池叠在一起构成。每一个单体电池均由塑料外壳、锌皮、导电膜以及隔膜纸、炭饼(正极)组成。隔膜纸是一种吸有电解液的表面有淀粉层的浆层纸,它贴在锌皮的上面;隔膜纸上面是炭饼。隔膜纸如同糊式干电池的电糊层,起隔离锌皮负极和炭饼正极的作用。叠层式锌 - 锰干电池减去了圆筒形糊式干电池串联组合的麻烦,其结构紧凑、体积小、体积比容量大,但贮存寿命短且内阻较大,因而放电电流不宜过大。
蓄电池 通过充电将电能转变为化学能贮存起来,使用时再将化学能转变为电能释放出来的一种化学电池。其转变的过程是可逆的。当蓄电池已完全放电或部分放电后,两电极板表面形成新的化合物,这时若用适当的反向电流通入蓄电池,就可以使在放电过程中形成的化合物还原为原先的活性物质,供下次放电再用,此过程叫充电,即将电能以化学能的形式贮存在蓄电池中。电池接通负载供给外电路电流的过程叫放电 。 蓄电池的充电和放电过程可以重复循环多次,故蓄电池又称为二次电池 。 按所使用的电解质溶液的不同,蓄电池分为酸性和碱性两大类。按正负极板所使用的活性物质材料又有铅蓄电池、镉镍、铁镍、银锌、镉银蓄电池等几种。铅蓄电池为酸性电池,后四种为碱性电池。
铅蓄电池 由正极板群、负极板群、电解液和容器等组成。充电后的正极板是棕褐色的二氧化铅(PbO2),负极板是灰色的绒状铅(Pb),当两极板放置在浓度为27%~37%的硫酸( H2SO4 )水溶液中时 ,极板的铅和硫酸发生化学反应,二价的铅正离子( Pb2+)转移到电解液中,在负极板上留下两个电子( 2e- )。由于正负电荷的引力,铅正离子聚集在负极板的周围,而正极板在电解液中水分子作用下有少量的二氧化铅( PbO2 )渗入电解液,其中两价的氧离子和水化合,使二氧化铅分子变成可离解的一种不稳定的物质——氢氧化铅〔Pb(OH4〕)。氢氧化铅由4价的铅正离子(Pb4+)和4个氢氧根〔4(OH)-〕组成。4价的铅正离子(Pb4+)留在正极板上,使正极板带正电。由于负极板带负电,因而两极板间就产生了一定的电位差,这就是电池的电动势。当接通外电路,电流即由正极流向负极。在放电过程中,负极板上的电子不断经外电路流向正极板,这时在电解液内部因硫酸分子电离成氢正离子(H+)和硫酸根负离子(SO42-),在离子电场力作用下,两种离子分别向正负极移动,硫酸根负离子到达负极板后与铅正离子结合成硫酸铅( PbSO2 )。在正极板上,由于电子自外电路流入,而与4价的铅正离子(Pb4+)化合成 2价的铅正离子( Pb2+),并立即与正极板附近的硫酸根负离子结合成硫酸铅附着在正极上。铅蓄电池正、负极板在放电过程中的化学反应为
随着蓄电池的放电,正负极板都受到硫化,同时电解液中的硫酸逐渐减少,而水分增多,从而导致电解液的比重下降在实际使用中,可以通过测定电解液的比重来确定蓄电池的放电程度。在正常使用情况下,铅蓄电池不宜放电过度,否则将使和活性物质混在一起的细小硫酸铅晶体结成较大的体,这不仅增加了极板的电阻,而且在充电时很难使它再还原,直接影响蓄池的容量和寿命。铅蓄电池充电是放电的逆过程。充电时总的化学反应为
铅蓄电池的工作电压平稳、使用温度及使用电流范围宽、能充放电数百个循环 、贮存性能好 ( 尤其适于干式荷电贮存)、造价较低,因而应用广泛。采用新型铅合金,可改进铅蓄电池的性能。如用铅钙合金作板栅,能保证铅蓄电池最小的浮充电流、减少添水量和延长其使用寿命;采用铅锂合金铸造正板栅 ,则可减少自放电和满足密封的需要 。此外,开口式铅蓄电池要逐步改为密封式,并发展防酸、防爆式和消氢式铅蓄电池。
碱性蓄电池 与同容量的铅蓄电池相比,其体积小,寿命长,能大电流放电,但成本较高。碱性蓄电池按极板活性材料分为铁镍、镉镍、锌银蓄电池等系列。以镉镍蓄电池为例,碱性蓄电池的工作原理是:蓄电池极板的活性物质在充电后,正极板为氢氧化镍〔 Ni(OH)3 〕,负极板为金属镉( Cd );而 放 电 终 止时,正极 板转 变为 氢 氧化 亚镍〔 Ni(OH2)〕, 负极板转 变 为氢 氧 化镉〔Cd (OH) 2〕,电解液多选用氢氧化钾( KOH)溶液。在充放电过程中总的化
由充放电过程中的化学反应可知,电解液仅作为电流的载体而浓度并不发生变化,因而只能根据电压的变化来判断
充放电的程度。镉镍密封蓄电池在充电过程中,正极析出氧气,负极析出氢气。由于镉镍密封蓄电池在制造时负极物质是过的,这就避免了氢气的发生;而在正极上产生的氧气,由于电化学作用被负极吸收,因此防止了气体在蓄电池内部集聚,从而保证了蓄电池在密封条件下正常工作。镉镍蓄电池已有了几十年的历史,最初用作牵引、起动、照明及信号电源,现代用作内燃机车、飞机的起动及点火电源。60年代制成的密封式电池则用作人造卫星、携带式电动工具、应急装备的电源。镉镍蓄电池改进的方向之一是采用双极性结构,这种结构的内阻很小,适用于脉冲大电流放电,能满足大功率设备的供电需要;此外,电极采用压成式、烧结式和箔式。
金属-空气电池 以空气中的氧气作为正极活性物质,金属作为负极活性物质的一种高能电池。使用的金属一般是镁、铝、锌、镉、铁等;电解质为水溶液。其中锌空气电池已成为成熟的产品。
金属 -空气电池具有较高的比能量,这是因为空气不计算在电池的重量之内。锌空气电池的比能量是现生产的电池中最高的,已达 400瓦·小时/千克(Wh/kg),是一种高性能中功率电池,并正向高功率电池的方向发展。目前生产的金属-空气电池主要是一次电池;研制中的二次金属-空气 电 池 为 采 用 更 换 金 属 电 极的 机 械 再 充 电电池 。 由于金属 - 空 气电池工作时要不断地供应空气,因此它不能在密封状态或缺少空气的环境中工作。此外,电池中的电解质溶液易受空气湿度的影响而使电池性能下降;空气中的氧会透过空气电极并扩散到金属电极上,形成腐蚀电池引起自放电 。
燃料电池 只要连续供应化学原料就能发生化学反应 ,而将化学能转变为电能的电解质电池。这些化学原料在电池内部(一种原料在正极而另一种在负极)发生反应时,必须防止它们直接反应,否则将产生化学短路,不能从反应中获得电能。适用于燃料电池的化学反应主要是燃烧反应,进入实用阶段的只有氢氧燃料电池。由于氢氧燃料电池要使用贵重金属铂作电极材料,成本过高,因此这种电池现在仅用作宇宙飞船的电源。燃料电池的转换效率高、比能高,工作时无噪声无污染,结构简单。
其他能量转换电池 主要有:①太阳电池。将太阳光的能量转换为光能的装置,由半导体制成。当太阳光照射电池表面时,半导体PN结的两侧形成电位差。其效率在10%以上。②温差电池。将两种金属接成闭合回路,并在两接头处保持不同温度时,回路中就会产生温差电动势,这种装置称作温差电偶 。将温差电偶串联成温差电堆时 ,即 构成 温 差电池。也可用半导体材料制成温差电池,其温差效应较强。③核电池。将核能直接转换成电能的装置称做核电池。通常由辐射β射线(高速电子流)的放射性源、收集这些电子的集电器以及绝缘体 3 部分组成。放射性源一端因失去负电而成为正极,集电器一端得到负电成为负极,两电极间形成电位差。这种核电池电压高,但电流小
Ⅵ 日本发明新型电池,如何做到比锂离子电池量产成本便宜
锂离子电池在科技世界中扮演着核心角色,为从智能手机到智能汽车的一切提供动力。电池是每个电池的基本单元,它的制造是一个复杂的过程,需要洁净室的条件——用气闸控制水分,持续的空气过滤和精确的防止高活性物质污染。想在电池方面取得大成就就是一件十分艰难的事情。
许多科学家们联合在一起努力开发出新型电池。韩国的LG化学有限公司(LG Chem Ltd.)、中国的CATL和日本的松下电器(Panasonic Corp.)等几家顶级厂商都要花费数十亿美元来建造一个合适的工厂。
Ⅶ 蓄电池是谁发明的
电池是伏特发明的。
1780年,意大利解剖学家伽伐尼(Luigi Galvani)在做青蛙解剖,无意中同时碰在青蛙的大腿上,青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下,仿佛受到电流的刺激,伽伐尼认为,出现这种现像是因为动物躯体内部产生的一种电,他称之为“生物电”。
伽伐尼的发现引起了物理学家们极大兴趣的,他们竞相重复枷伐尼的实验,企图找到一种产生电流的方法,意大利物理学家伏特在多次实验后认为:伽伐尼的“生物电”之说并不正确。
伏特把两种不同的金属片浸在各种溶液中进行试验。结果发现,这两种金属片中,只要有一种与溶液发生了化学反应,金属片之间就能够产生电流。伏特用这种方法成功地制成了世界上第一个电池──“伏特电堆”。
(7)新型电池发明扩展阅读:
电池原理
在化学电池中,化学能直接转变为电能是靠电池内部自发进行氧化、还原等化学反应的结果,这种反应分别在两个电极上进行。负极活性物质由电位较负并在电解质中稳定的还原剂组成,如锌、镉、铅等活泼金属和氢或碳氢化合物等。
正极活性物质由电位较正并在电解质中稳定的氧化剂组成,如二氧化锰、二氧化铅、氧化镍等金属氧化物,氧或空气,卤素及其盐类,含氧酸及其盐类等。
Ⅷ 电池的发明以及电池工业的发展史
电池
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,就能吸引轻的物体。亚里斯多德(Aristotle)也知道有磁石这种东西,它是一种具有强大磁力能吸引铁和金属的矿石。
1780年的一天,意大利解剖学家伽伐尼在做青蛙解剖时,两手分别拿着不同的金属器械,无意中同时碰在青蛙的大腿上,青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下,仿佛受到电流的刺激,而只用一种金属器械去触动青蛙,却并无此种反就。伽伐尼认为,出现这种现象是因为动物躯体内部产生的一种电,他称之为 “生物电”。伽伐尼于1791年将此实验结果写成论文,公布于学术界。
伽伐尼的发现引起了物理学家们极大兴趣,他们竞相重复枷伐尼的实验,企图找到一种产生电流的方法,意大利物理学家伏特在多次实验后认为:伽伐尼的 “生物电”之说并不正确,青蛙的肌肉之所以能产生电流,大概是肌肉中某种液体在起作用。为了论证自己的观点,伏特把两种不同的金属片浸在各种溶液中进行试验。结果发现,这两种金属片中,只要有一种与溶液发生了化学反应,金属片之间就能够产生电流。
1799年,伏特把一块锌板和一块银板浸在盐水里,发现连接两块金属的导线中有电流通过。于是,他就把许多锌片与银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸片,平叠起来。用手触摸两端时,会感到强烈的电流刺激。伏特用这种方法成功的制成了世界上第一个电池—— “伏特电堆”。这个“伏特电堆”实际上就是串联的电池组。它成为早期电学实验,电报机的电力来源。
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。
1836年,英国的丹尼尔对 “伏打电堆”进行了改良。他使用稀硫酸作电解液,解决了电池极化问题,制造出第一个不极化,能保持平衡电流的锌—铜电池,又称“丹尼尔电池”。此后,又陆续有去极化效果更好的 “本生电池”和 “格罗夫电池”等问世。但是,这些电池都存在电压随使用时间延长而下降的问题。
1860年,法国的普朗泰发明出用铅做电极的电池。这种电池的独特之处是,当电池使用一段使电压下降时,可以给它通以反向电流,使电池电压回升。因为这种电池能充电,可以反复使用,所以称它为“ 蓄电池”。
然而,无论哪种电池都需在两个金属板之间灌装液体,因此搬运很不方便,特别是蓄电池所用液体是硫酸,在挪动时很危险。
1887年,英国人赫勒森发明了最早的干电池。干电池的电解液为糊状,不会溢漏,便于携带,因此获得了广泛应用。
将化学能、光能、热能、核能等直接转换为电能的装置。有化学电池、太阳电池、温差电池、核电池等。通常所说的电池指化学电池。
电池的性能参数主要有电动势 、容量、比能量和电阻。电动势等于单位正电荷由负极通过电池内部移到正极时,电池非静电力(化学力)所做的功。电动势取决于电极材料的化学性质,与电池的大小无关。电池所能输出的总电荷量为电池的容量 ,通常用安培小时作单位。在电池反应中,1千克反应物质所产生的电能称为电池的理论比能量。电池的实际比能量要比理论比能量小。因为电池中的反应物并不全按电池反应进行,同时电池内阻也要引起电动势降,因此常把比能量高的电池称做高能电池。电池的面积越大,其内阻越小 。
电池的种类很多,常用电池主要是干电池、蓄电池,以及体积小的微型电池 。此外,还有金属-空气电池、燃料电池以及其他能量转换电池如太阳电池、温差电池、核电池等。
干电池 一种使用最广泛的化学电池。1865年法国人勒克朗谢在伏打电池的基础上研制了一种碳/二氧化锰/氯化铵溶液/锌体系的湿电池。经发展,干电池有100余种。除了锌 - 锰干电池外,还有镁 -锰干电池、锌 - 氧化汞干电池、锌-氧化银干电池等 。由于干电池的氧化和还原反应的可逆性很差,用完后一般不能用充电方法使正、负极活性物质恢复到原来状态,因此干电池又称为一次电池。最常用的干电池是锌-锰干电池,有糊式、纸板式、碱式和叠层式几种。
糊式锌-锰干电池 由锌筒 、电糊层、二氧化锰正极 、炭棒、铜帽等组成。最外面的一层是锌筒,它既是电池的负极又兼作容器,在放电过程中它要被逐渐溶解;中央是一根起集流作用的碳棒;紧紧环绕着这根碳棒的是一种由深褐色的或黑色的二氧化锰粉与一种导电材料(石墨或乙炔黑)所构成的混合物,它与碳棒一起构成了电池的正极体,也叫炭包。为避免水分的蒸发,干电池的上部用石蜡或沥青密封 。锌-锰干电池工作时的电极反应为锌极:Zn→Zn2++2e
碳极:
纸板式锌-锰干电池 在糊式锌-锰干电池的基础上改进而成。它以厚度为 70~100微米的不含金属杂质的优质牛皮纸为基,用调好的糊状物涂敷其表面,再经过烘干制成纸板,以代替糊式锌-锰干电池中的糊状电解质层。纸板式锌-锰干电池的实际放电容量比普通的糊式锌 -锰干电池要高出2~3倍。标有“高性能”字样的干电池绝大部分为纸板式。
碱性锌 -锰干电池 其电解质由汞齐化的锌粉、35%的氢氧化钾溶液再加上一些钠羧甲基纤维素经糊化而成 。由于氢氧化钾溶液的凝固点较低、内阻小 ,因此碱性锌 -锰干电池能在-20℃温度下工作,并能大电流放电。碱性锌 - 锰干电池可充放电循环40多次,但充电前不能进行深度放电(保留60%~70%的容量),并需严格控制充电电流和充电期终的电压。
叠层式锌-锰干电池 由几个结构紧凑的扁平形单体电池叠在一起构成。每一个单体电池均由塑料外壳、锌皮、导电膜以及隔膜纸、炭饼(正极)组成。隔膜纸是一种吸有电解液的表面有淀粉层的浆层纸,它贴在锌皮的上面;隔膜纸上面是炭饼。隔膜纸如同糊式干电池的电糊层,起隔离锌皮负极和炭饼正极的作用。叠层式锌 - 锰干电池减去了圆筒形糊式干电池串联组合的麻烦,其结构紧凑、体积小、体积比容量大,但贮存寿命短且内阻较大,因而放电电流不宜过大。
蓄电池 通过充电将电能转变为化学能贮存起来,使用时再将化学能转变为电能释放出来的一种化学电池。其转变的过程是可逆的。当蓄电池已完全放电或部分放电后,两电极板表面形成新的化合物,这时若用适当的反向电流通入蓄电池,就可以使在放电过程中形成的化合物还原为原先的活性物质,供下次放电再用,此过程叫充电,即将电能以化学能的形式贮存在蓄电池中。电池接通负载供给外电路电流的过程叫放电 。 蓄电池的充电和放电过程可以重复循环多次,故蓄电池又称为二次电池 。 按所使用的电解质溶液的不同,蓄电池分为酸性和碱性两大类。按正负极板所使用的活性物质材料又有铅蓄电池、镉镍、铁镍、银锌、镉银蓄电池等几种。铅蓄电池为酸性电池,后四种为碱性电池。
铅蓄电池 由正极板群、负极板群、电解液和容器等组成。充电后的正极板是棕褐色的二氧化铅(PbO2),负极板是灰色的绒状铅(Pb),当两极板放置在浓度为27%~37%的硫酸( H2SO4 )水溶液中时 ,极板的铅和硫酸发生化学反应,二价的铅正离子( Pb2+)转移到电解液中,在负极板上留下两个电子( 2e- )。由于正负电荷的引力,铅正离子聚集在负极板的周围,而正极板在电解液中水分子作用下有少量的二氧化铅( PbO2 )渗入电解液,其中两价的氧离子和水化合,使二氧化铅分子变成可离解的一种不稳定的物质——氢氧化铅〔Pb(OH4〕)。氢氧化铅由4价的铅正离子(Pb4+)和4个氢氧根〔4(OH)-〕组成。4价的铅正离子(Pb4+)留在正极板上,使正极板带正电。由于负极板带负电,因而两极板间就产生了一定的电位差,这就是电池的电动势。当接通外电路,电流即由正极流向负极。在放电过程中,负极板上的电子不断经外电路流向正极板,这时在电解液内部因硫酸分子电离成氢正离子(H+)和硫酸根负离子(SO42-),在离子电场力作用下,两种离子分别向正负极移动,硫酸根负离子到达负极板后与铅正离子结合成硫酸铅( PbSO2 )。在正极板上,由于电子自外电路流入,而与4价的铅正离子(Pb4+)化合成 2价的铅正离子( Pb2+),并立即与正极板附近的硫酸根负离子结合成硫酸铅附着在正极上。铅蓄电池正、负极板在放电过程中的化学反应为
随着蓄电池的放电,正负极板都受到硫化,同时电解液中的硫酸逐渐减少,而水分增多,从而导致电解液的比重下降在实际使用中,可以通过测定电解液的比重来确定蓄电池的放电程度。在正常使用情况下,铅蓄电池不宜放电过度,否则将使和活性物质混在一起的细小硫酸铅晶体结成较大的体,这不仅增加了极板的电阻,而且在充电时很难使它再还原,直接影响蓄池的容量和寿命。铅蓄电池充电是放电的逆过程。充电时总的化学反应为
铅蓄电池的工作电压平稳、使用温度及使用电流范围宽、能充放电数百个循环 、贮存性能好 ( 尤其适于干式荷电贮存)、造价较低,因而应用广泛。采用新型铅合金,可改进铅蓄电池的性能。如用铅钙合金作板栅,能保证铅蓄电池最小的浮充电流、减少添水量和延长其使用寿命;采用铅锂合金铸造正板栅 ,则可减少自放电和满足密封的需要 。此外,开口式铅蓄电池要逐步改为密封式,并发展防酸、防爆式和消氢式铅蓄电池。
碱性蓄电池 与同容量的铅蓄电池相比,其体积小,寿命长,能大电流放电,但成本较高。碱性蓄电池按极板活性材料分为铁镍、镉镍、锌银蓄电池等系列。以镉镍蓄电池为例,碱性蓄电池的工作原理是:蓄电池极板的活性物质在充电后,正极板为氢氧化镍〔 Ni(OH)3 〕,负极板为金属镉( Cd );而 放 电 终 止时,正极 板转 变为 氢 氧化 亚镍〔 Ni(OH2)〕, 负极板转 变 为氢 氧 化镉〔Cd (OH) 2〕,电解液多选用氢氧化钾( KOH)溶液。在充放电过程中总的化
由充放电过程中的化学反应可知,电解液仅作为电流的载体而浓度并不发生变化,因而只能根据电压的变化来判断
充放电的程度。镉镍密封蓄电池在充电过程中,正极析出氧气,负极析出氢气。由于镉镍密封蓄电池在制造时负极物质是过的,这就避免了氢气的发生;而在正极上产生的氧气,由于电化学作用被负极吸收,因此防止了气体在蓄电池内部集聚,从而保证了蓄电池在密封条件下正常工作。镉镍蓄电池已有了几十年的历史,最初用作牵引、起动、照明及信号电源,现代用作内燃机车、飞机的起动及点火电源。60年代制成的密封式电池则用作人造卫星、携带式电动工具、应急装备的电源。镉镍蓄电池改进的方向之一是采用双极性结构,这种结构的内阻很小,适用于脉冲大电流放电,能满足大功率设备的供电需要;此外,电极采用压成式、烧结式和箔式。
金属-空气电池 以空气中的氧气作为正极活性物质,金属作为负极活性物质的一种高能电池。使用的金属一般是镁、铝、锌、镉、铁等;电解质为水溶液。其中锌
Ⅸ “锂电池之父”研制新型电池 容量为锂电池3倍
锂电池之父、2019年诺贝尔化学奖得主约翰·古迪纳夫(JohnGoodenough)近日透露,已研制出钠-玻璃电池,其储能力是当前锂电池的3倍。
论文和专利中介绍,钠-玻璃电池使用了掺杂钠或锂等碱金属的玻璃作为电解质(充放电时,离子穿过阳极和阴极的介质),其储能力是当前锂电池的3倍,而且用于配置电动汽车后,可以分分钟满电,不再需要以小时计。新电池还具备安全、长寿命、成本低的特点,不再需要严格依赖锂来开发。
约翰·古迪纳夫在1922年7月25日于德国出生,是美国德州大学奥斯汀分校机械工程系教授、固体物理学家,钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂正极材料的发明人,锂离子电池的奠基人之一。
年过九旬的他仍然奋斗在科研一线,致力于研发高密度、高安全性的固态电池,解决人类的潜在能源问题。在近日接受采访时,他表示:“我不需要钱,不想做生意,只想单纯地解决问题。”
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Ⅹ 纽扣电池是谁发明的
纽扣电池一般来说常见的有充电的和不充电的两种:充电的包括3.6v可充锂离子扣式电池(lir系列),3v可充锂离子扣式电池(ml或vl系列);不充电的包括3v锂锰扣式电池(cr系列)及1.5v碱性锌锰扣式电池(lr及sr系列)。
锂离子纽扣电池,常见的一次性锂电池是锂锰电池(代号
c),标称电压
3
v。锂锰一次性纽扣电池标称电压是3v,终止电压2v,典型工作电流在0.1-0.2ma。它采用化学性质非常稳定的二氧化锰为正极材料,以能量非常高的锂金属为负极材料。
可充电锂离子纽扣电池是二次纽扣电池,也是一款能够多次充放电的纽扣电池,标称电压:3.7v,充电电压:4.2v。
氧化银纽扣电池,该纽扣电池有使用寿命长、容量大等特点,应用十分广泛,其应用量最大。该种电池由氧化银作为正极,金属锌粉作为负极,电解液为氢氧化钾或氢氧化钠。其常用的型号有ag1、ag2、ag3、ag1o、ag13、sr626等,其型号ag为日本标准,sr为国际标准型号。
碱性锰纽扣电池。该电池具有容量大,低温性能优良,其所用材料便宜、价格较低,能满足需求较大电流连续放电的要求。其不足之处是能量密度不够,放电电压不够平稳。碱性锰钮扣电池的正极用的是二氧化锰,负极用的是锌,电解液用的氢氧化钾,其标称电压为1.5v。