審核專家：陳征

北京交通大學(xué)教師

在我們的生活中，有一個(gè)東西十分重要，它就是電池。無(wú)論是手機(jī)、電腦還是遙控器、汽車，都有電池這個(gè)共同的物件，試想假如沒(méi)有電池，我們就無(wú)法像現(xiàn)在這樣把手機(jī)電腦隨時(shí)帶在身邊，更不能隨時(shí)隨地使用它們啦！所以說(shuō)，電池的發(fā)明給予我們的生活很大的便利！

不過(guò)，在沒(méi)有電池的時(shí)候，人們是怎么樣儲(chǔ)存電能的呢？而電池又是怎么樣被發(fā)明出來(lái)的嗎？接下來(lái)就讓我們一起去看一看吧！

1、把電裝在瓶子里

在沒(méi)有發(fā)明電池之前，人們是通過(guò)瓶子來(lái)裝電的。

什么？瓶子也能裝電？對(duì)，你沒(méi)有聽(tīng)錯(cuò)！并且這個(gè)神奇的瓶子有個(gè)專門的稱呼——萊頓瓶（因?yàn)槭窃谌R頓城發(fā)明的）。1746年，荷蘭萊頓大學(xué)的教授馬森布羅克（Musschenbroek）在做電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，無(wú)意中把一個(gè)帶了靜電的釘子掉進(jìn)玻璃瓶。過(guò)了很久，這位科學(xué)家終于想起了這顆釘子，于是打算把它取出來(lái)?？僧?dāng)他碰到瓶中的釘子的時(shí)候，突然感受到了電擊。

馬森布羅克在利用萊頓瓶做實(shí)驗(yàn)丨圖片來(lái)源維基

百思不得其解的馬森布羅克把帶電的釘子一次又一次地丟入瓶中，一次又一次地“享受”觸電的感覺(jué)，在經(jīng)歷了N次觸電后，他最終得出結(jié)論：把帶電的物體放在玻璃瓶子里，電就不會(huì)跑掉，這樣就可以把電儲(chǔ)存起來(lái)了！基于這個(gè)結(jié)論，他發(fā)明了萊頓瓶。

馬森布羅克和萊頓瓶

萊頓瓶的發(fā)明很快在歐洲引起了強(qiáng)烈的反響，物理學(xué)家們利用它做了大量的實(shí)驗(yàn)和示范表演，有時(shí)甚至把它當(dāng)成一種娛樂(lè)游戲。人們用萊頓瓶作火花放電殺老鼠，也有人用它來(lái)點(diǎn)燃酒精和火藥。

其中規(guī)模最壯觀的一次是法國(guó)人諾萊特在巴黎一座大教堂前的表演，諾萊特邀請(qǐng)了法國(guó)國(guó)王路易十五的皇室成員臨場(chǎng)觀看萊頓瓶表演，他找來(lái)了七百個(gè)修道士，讓他們手拉手排成一行，壯觀的隊(duì)伍全長(zhǎng)達(dá)275米。然后諾萊特讓排頭的修道士用手拿住萊頓瓶，讓排尾的修道士用手握住萊頓瓶的引線，接著讓萊頓瓶起電，起電的一瞬間七百個(gè)修道士因受電擊幾乎同時(shí)跳了起來(lái)，在場(chǎng)的人無(wú)不為之目瞪口呆。

還記得那個(gè)用風(fēng)箏引電的富蘭克林嗎？他在用風(fēng)箏引電之前，還做了一個(gè)偉大的實(shí)驗(yàn)，就是使用了萊頓瓶發(fā)現(xiàn)了正電和負(fù)電及電荷守恒定律。

2、最早的電池

最早的電池是意大利物理學(xué)家亞歷山德羅·伏打發(fā)明的伏打電池（電壓的單位伏特就是以他的名字命名的，伏打和伏特只是音譯問(wèn)題）。

伏打最開(kāi)始用幾只碗盛了鹽水，把幾對(duì)黃銅和鋅做成的電極連接起來(lái)，就出現(xiàn)了電流。之后他用更多的銅片和鋅片接觸，并且用相同數(shù)目的水層或比純水更好的導(dǎo)電液體層（食鹽、堿水）或皮革等海綿狀的物體間隔開(kāi)，這樣一來(lái)，每一節(jié)原電池有一塊銅片和一塊鋅片用作電極，它們之間是一片浸過(guò)鹽水的布，作為電解質(zhì)。每個(gè)原電池有一個(gè)小的電動(dòng)勢(shì)，而后伏打發(fā)現(xiàn)，把這些原電池疊起就會(huì)有一個(gè)大的電動(dòng)勢(shì)。并且原電池的一端帶正電，另一端帶負(fù)電，由此構(gòu)成一個(gè)電流回路。

這是第一個(gè)真正意義上的電池，人們把它稱為伏打的電池堆，或伏打電堆。

伏打電堆示意圖

由于伏打電池?cái)y帶不夠方便，因此后來(lái)有人對(duì)伏打電池做了改進(jìn)，以碳條為陰極，鋅罐為陽(yáng)極，將氯化鐵、氯化鋅和二氧化錳的混合物填入鋅罐作為電解質(zhì)，這就制成了我們目前日常生活中的干電池。

干電池

像我們平時(shí)遙控器、鐘表里用的五號(hào)電池、七號(hào)電池等都是干電池，這種電池是一次性的，用完即扔，不能重復(fù)使用。

3、生活中常見(jiàn)的電池

現(xiàn)在生活中，比較常用的就是蓄電池和鋰離子電池了。

1860年，法國(guó)的普朗泰發(fā)明出了用鉛做電極的電池。這種電池的獨(dú)特之處是：當(dāng)電池使用一段時(shí)間后，電壓下降時(shí)，可以給它通以反向電流，使電池的電壓回升。因?yàn)檫@種電池能充電，可以反復(fù)使用，所以被稱為為“蓄電池”。蓄電池的價(jià)格低廉，安全系數(shù)較高，循環(huán)使用次數(shù)在300-500次左右，但是體積較大，因此常被用做汽車和電動(dòng)汽車的電瓶。

蓄電池丨圖片來(lái)源維基

1970年，?？松镜乃固估ねh采用硫化鈦?zhàn)鳛檎龢O材料，金屬鋰作為負(fù)極材料，制成了首個(gè)鋰離子電池。

鋰離子電池相有關(guān)蓄電池來(lái)講價(jià)格較高，但是鋰離子電池體積小、重量輕，壽命長(zhǎng)，循環(huán)使用次數(shù)一般在2000-3000次左右，并且對(duì)環(huán)境污染相對(duì)較小?，F(xiàn)在我們使用的手機(jī)、電腦等數(shù)碼產(chǎn)品所用的電池，基本都是鋰離子電池。鋰離子電池的發(fā)現(xiàn)對(duì)數(shù)碼行業(yè)也有著重要的影響，試想假如沒(méi)有鋰離子電池，我們就要拿著一個(gè)又重又大的手機(jī)，那豈不是很不方便！

4、未來(lái)的新型電池

相較于鋰離子電池，鈉離子電池的材料來(lái)源更加的廣泛，地球上整體鈉鹽的儲(chǔ)藏量比鋰鹽要高出很多，因此在整體的價(jià)格上非常具有優(yōu)勢(shì)。無(wú)論是在生產(chǎn)成本還是安全性上，鈉離子電池都遠(yuǎn)優(yōu)于鋰離子電池。但是由于鈉離子電池的容量遠(yuǎn)低于鋰離子電池，并且壽命也短于鋰離子電池，因此尚不能作為替代品。

不過(guò)隨著技術(shù)的發(fā)展，鈉離子電池的性能將越來(lái)越完善，產(chǎn)業(yè)化程度也將越來(lái)越高，說(shuō)不定在未來(lái)的某一天真的可以代替鋰離子電池成為下一任常用電池。

鈉離子電池

說(shuō)到新型電池，那就不得不提起以清潔能源——?dú)淙剂蠟榇淼娜剂?a href="/keywords/dlldc/" class = "seo-anchor" data-anchorid=126 target="_blank">動(dòng)力鋰電池，隨著新能源汽車的快速發(fā)展，氫燃料動(dòng)力鋰電池作為動(dòng)力鋰離子電池的一種，逐漸走進(jìn)了人們的視野，相較于鋰離子電池而言，氫燃料動(dòng)力鋰電池?fù)碛兄闩欧艧o(wú)污染的天然優(yōu)勢(shì)，再加上氫燃料動(dòng)力鋰電池發(fā)電效率高、噪音低、出現(xiàn)能量高等眾多的優(yōu)勢(shì)，它也很有可能取代鋰離子電池哦！

但是，就實(shí)際情況而言，我國(guó)的氫燃料動(dòng)力鋰電池汽車目前還僅僅處于起步階段，受制于整體的制氫成本、核心零部件未能實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，以及加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不完善等情況，氫燃料動(dòng)力鋰電池汽車現(xiàn)在還無(wú)法大規(guī)模展開(kāi)生產(chǎn)。

直接甲醇燃料動(dòng)力鋰電池丨圖片來(lái)源維基

與鋰離子電池相比，石墨烯電池更安全。由于有著極佳的散熱性能，因此石墨烯電池不容易出現(xiàn)過(guò)熱、燙傷、著火、爆炸等問(wèn)題。同時(shí)，石墨烯電池在相同體積下的容量是傳統(tǒng)電池的兩倍，在充放電速度方面，石墨烯電池也遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)電池。若石墨烯電池能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn)，將為電池產(chǎn)業(yè)乃至電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)帶來(lái)新的變革。

石墨烯電池

除了上述這些電池，還有很多新型電池正在研究中，比如空氣電池、水電池、核聚變電池等等，這些電池一旦產(chǎn)出，將給我們的生活帶來(lái)巨大的便利，說(shuō)不定未來(lái)把手機(jī)放在太陽(yáng)下就可以充電了呢！

說(shuō)到這里，你覺(jué)得未來(lái)還會(huì)出現(xiàn)哪種新型電池呢？快來(lái)頭腦風(fēng)暴一下吧！