昨天我們介紹了一種簡單的電池電量計。在英語中,我們平常用Battery來描述那些能夠儲存電能的裝置,而你知道嗎?嚴格來說,車用鉛蓄電池可以稱為Battery,而干電池只是ceil——這是為什么呢?
巴格達電池,有人說這是古代用來電鍍的工具
關于最早的電池原型已不可考,有人認為在巴格達出土的一種陶罐裝置“巴格達電池”是最早的化學電池。但一般情況下,得到大部分人公認的電池設備是由亞歷山德羅·伏打所制造的伏打電堆。這種電池是由銅片、鋅片和浸有鹽水的棉片組成的。在這種電池中,根據(jù)化學活動性的原因,電子將由較活潑的鋅片流向較不活潑的銅片,對外則體現(xiàn)為電流從銅片流向芯片。此時銅片被稱為正極,而鋅片是負極,形成了一個簡單的原電池結構。
雖然結構正確,但伏打錯誤的認為這種電池產(chǎn)生的原因是物理原因而不是化學原因,而且這種電池在使用的過程中,電壓的大小隨著時間的推移而逐漸降低。大部分電池都在1小時左右的時間后衰減殆盡。英國化學家約翰·丹尼爾發(fā)明的鋅銅電池采用了硫酸和硫酸銅兩種電解質,兩種溶液使用一個多孔的陶器作為隔離器。能夠使得粒子通過的同時盡量降低溶液混合的速度。這種電池的工作電壓為1.1V,能夠提供更長、更穩(wěn)定的供電能力。而此后,各種這樣的電池紛紛登場,但都脫離不了大量電解液溶液的特點。在這個過程中,鉛酸電池誕生了。
鉛酸電池由鉛板、二氧化鉛板和硫酸溶液組成。當充電的時候,正極上的二氧化鉛得到電子,生成硫酸鉛,而負極板上的鉛失去電子,同樣生成硫酸鉛。而在充電時,兩個極板上的硫酸鉛轉化為二氧化鉛、鉛單質。這樣就實現(xiàn)了電池的充電和放電的功能。這是人類歷史上發(fā)明的第一種能夠多次充放電的電池,被稱作二次電池。
鉛酸電池雖然解決了多次充電的問題,但仍然無法解決大量的電解質液體的問題。直到1886年——鉛酸電池發(fā)明28年后,由德國物理學家卡爾·加斯納發(fā)明的干電池才解決了這個問題。它利用氯化銨和石膏的混合物做成的糊狀物作為電解質,將二氧化錳的陰極浸泡進電解質糊,并用作為陽極的鋅板作為電池外殼。這樣的電池輸出電壓為1.5V,和它的后繼者們——碳鋅、鎳鎘、堿性等一樣,成為了單節(jié)電池的標準。
當前最具有前景的電池之一就是鋰電池了。鋰電池的設計始于1912年,但真正商業(yè)化的鋰電池要等到1970年代了。鋰一次電池多用于照相機和手表、鐘表等。而二次電池則被廣泛運用在各種設備中——你現(xiàn)在正在盯著的手機就是其中的一個例子,這些我們都已經(jīng)很熟悉了。
說到這里,為什么我們在文首說“鉛蓄電池可以稱為Battery,而干電池只是ceil”呢?Battery的本意是炮臺、炮位。而電池在發(fā)展的初期,多個含有電解質溶液的電池串聯(lián)在一起,樣子非常像炮位。從而這些串聯(lián)的電池組整體被稱作“Battery”。而干電池等結構上來說屬于單個電池,即“Ceil”。當然,現(xiàn)在由于意義外延,Battery亦可以指所有電池的種類?,F(xiàn)在,你明白了吧!