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，試想如果沒有電池，我們就無法像現(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，電池的發(fā)明給予我們的生活很大的便利！
不過，在沒有電池的時(shí)候，人們是怎樣儲(chǔ)存電能的呢？而電池又是怎樣被發(fā)明出來的嗎？接下來就讓我們一起去看一看吧！
1、把電裝在瓶子里
在沒有發(fā)明電池之前，人們是通過瓶子來裝電的。
什么？瓶子也能裝電？對(duì)，你沒有聽錯(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)，無意中把一個(gè)帶了靜電的釘子掉進(jìn)玻璃瓶。過了很久，這位科學(xué)家終于想起了這顆釘子，于是打算把它取出來?？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，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)成一種娛樂游戲。人們用萊頓瓶作火花放電殺老鼠，也有人用它來點(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，在場(chǎng)的人無不為之目瞪口呆。
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題）。
伏打最開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，就產(chǎn)生了電流。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，這樣一來，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，因此后來有人對(duì)伏打電池做了改進(jìn)，以碳條為陰極，鋅罐為陽極，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、生活中常見的電池
現(xiàn)在生活中，比較常用的就是鉛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”。鉛蓄電池的價(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)車的電瓶。
鉛蓄電池丨圖片來源維基
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。
鋰離子電池相對(duì)于鉛蓄電池來講價(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，試想如果沒有鋰離子電池，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、未來的新型電池
相較于鋰離子電池，鈉離子電池的材料來源更加的廣泛，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。
不過隨著技術(shù)的發(fā)展，鈉離子電池的性能將越來越完善，產(chǎn)業(yè)化程度也將越來越高，說不定在未來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)淙剂蠟榇淼娜剂想姵?，隨著新能源汽車的快速發(fā)展，氫燃料電池作為動(dòng)力電池的一種，逐漸走進(jìn)了人們的視野，相較于鋰電池而言，氫燃料電池?fù)碛兄闩欧艧o污染的天然優(yōu)勢(shì)，再加上氫燃料電池發(fā)電效率高、噪音低、產(chǎn)生能量高等眾多的優(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，氫燃料電池汽車現(xiàn)在還無法大規(guī)模展開生產(chǎn)。
直接甲醇燃料電池丨圖片來源維基
與鋰電池相比，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產(chǎn)生過熱、燙傷、著火、爆炸等問題。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)車產(chǎn)業(yè)帶來新的變革。
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巨大的便利，說不定未來把手機(jī)放在太陽下就可以充電了呢！
說到這里，你覺得未來還會(huì)出現(xiàn)哪種新型電池呢？快來頭腦風(fēng)暴一下吧！
