电池“变形”之旅

自公元前250年被发明以来，电池已走过一段漫长的旅程。它从最初内置铜管、铁棒等物质的卵形陶罐，华丽变身为精致的“纽扣”、圆柱、长方体等形状。更重要的是，技术的不断革新使电池工业实现了一次次重大飞跃。

电池“变形”究竟经历了一段怎样的旅程？

古老的电池

从本质上来说，电池就是一种能将储存的化学能转化为电能的设备。可以说电池就是一个小型化学反应器，通过反应产生高能电子，注入外部设备中。

电池出现的时间之早超出了我们的想象。1938年，巴格达博物馆主任在该博物馆的地下室中发现了现在被称为“巴格达电池”的原始电池。分析表明，这一原始电池可以追溯到公元前250年，属于美索不达米亚文明时期的造物。

这枚最早的电池引发了很多争论。对于它的用途，人们众说纷纭，可能的假说包括用于电镀、止痛，以及人们通过与之接触时的刺痛感来产生宗教体验。

1749年，美国发明家本杰明·富兰克林首次使用了“Battery”一词。当时他正用一组串联的电容器进行电学实验。

早期的现代电池

真正意义上的现代电池是由意大利物理学家Alessandro Volta于1800年发明的。他通过在一枚铜片和一枚锌片中间夹上浸有盐水的布片而构筑成一个小单元，再将这些小单元堆叠，就得到了“伏打电堆”。

导线连接电堆两端就能产生稳定的电流，每个小单元能产生0.76V的开路电压。通过将这些小单元串联，人们能得到一个相当于所有小单元电压总和的电压。

构成电池的基本元件包括阳极、阴极和电解液。在阳极，电子通过外电路被移出，电极本身发生氧化反应。阴极获得电子，电极本身发生还原发应。而电解液则在电池内部提供离子从一个电极到另一个电极的迁移通道。

电子流在外电路中从阳极流向阴极，这就是用以驱动电力设备的“电流”。

一次性电池VS可充电池

产生电流之后，有些电池的状态无法逆转，我们将这种电池称为一次性电池。当反应物消耗殆尽，这种电池就不能再使用了。最常见的一次性电池是碳锌电池，如超市销售的碱性电池就是其中的一种。

虽然更换小型电池不是难事，但对于大型电池而言，需要频繁地更换不具备商业可行性。

1859年，普兰特发明了最早的可重复充电的电池——铅酸蓄电池。尽管近年来镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等新型电池相继问世并得以应用，但它仍凭借电压特性平稳、温度适用范围广、单体电池容量大、安全性高和原材料丰富、价格低廉等一系列优势，在绝大多数传统领域和一些新兴的应用领域占据着牢固的地位。

镍镉电池也是世界上最早的可充电池之一，使用的是碱性电解质。1989年，镍氢电池被发明，它的寿命比镍镉电池长。可充电池对充电过量、过热十分敏感，因此充电功率需控制在特定功率之下。幸好设计精巧的控制器使充电速度加快，人们无需为充电苦等几个小时。

为让电池更好地服务大众，研究者们一直追求在尽可能小的空间里储存尽可能多的能量。随着单位体积内能量的提高，突然放电的危险性也在上升，不过研发人员也有一些应对的方法。

比如对于体积不大的手机电池，可通过在电池中加入限流器来提高它的安全性。而对于大型电池，随着它越来越广泛地被使用，人们将备加关注它的安全问题。

锂离子电池

1970年，美国埃克森公司的Whittingham采用硫化钛为正极材料、金属锂为负极材料，制成首个锂电池。锂电池不能充电，且存在一定的安全隐患。

在锂电池的基础上，人们发明了锂离子电池。1992年日本索尼公司发明了以炭材料为负极、以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。而日常生活中，人们常将锂离子电池俗称为“锂电池”，如手机、笔记本的电池。

1996年，Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐，如磷酸铁锂，比传统的正极材料更安全。它的耐高温、耐过充电性能远超传统的锂离子电池材料，已成为当前主流的大电流放电的动力锂离子电池的正极材料。

根据所用电解质材料的不同，锂离子电池分为液态和聚合物锂离子电池两种。聚合物锂离子电池以其在安全性上的独特优势，将逐步取代液态锂离子电池而成为主流。

纵观电池发展史，可看出当前世界电池工业发展的三个特点：一是锂离子蓄电池、氢镍电池等绿色环保电池迅猛发展;二是一次性电池向蓄电池转变，这符合可持续发展战略;三是电池进一步向小、轻、薄方向发展。在商品化的可充电池中，锂离子电池的比能量最高，特别是聚合物锂离子电池，能实现可充电池的薄形化。

锂离子电池是电池发展史上的一次重大飞跃，被誉为“21世纪电池”的聚合物锂离子电池将开辟蓄电池的新时代。（据IT之家、百度百科）