化学电池的历史和发展

化学电池的发展史

2007010106 彭汗青

众所周知，我国是电池最大的生产国和出口国，国内电池生产总量50%

以上用于出口，年创汇在上亿美元。同时, 随着科技的发展和人民生活水平

的提高,家庭或个人用便携式电子产品、电器的不断问世并迅速普及, 电动

汽车、空问技术、国防工业等领域的快速发展,与之相配套的电池作为一种

携带方便的化学能源, 越发显示出良好的应用前景和潜在的经济效益,成为

近年来广泛关注的热点。

下面让我们来一起关注最早的最普及的电池---锌锰电池。

锌锰电池是以二氧化锰为正极，锌为负极，氯化铵水溶液为主电解液的

原电池。俗称干电池。在学术界中又称为勒克朗谢电池。锌锰电池是用

面粉、淀粉等使电解液成为凝胶，不流动，形成隔离层，或用棉、纸等

加以分隔。锌锰电池的开始电压随使用的MnO2的种类、电解液的组成

和pH值等的不同而异，一般在1.55～1.75V，公称电压为1.5V。在锌锰

电池的组成中，尤以二氧化锰的研究更为广泛，二氧化锰的电化学行为

是制造电池的基础，所以在二氧化锰中加入物质使二氧化锰的活性提高

成为一时间热议的话题。

随后，锌锰电池被碱性电池所代替。

碱性电池= 是普通锌锰电池的换代产品, 正处于发展期。1998年, 国内

碱性电池生产厂家已达50多家, 总产量达7亿多只, 其中南孚电池有限公司

生产的南孚牌碱性电池年产量3亿多只, 占全国碱性电池产量的近50%多。但

与国外碱性电池的发展相比, 我国目前碱性电池所占比例仍偏低。如美国碱

性电池产量占电池总产量的90%,日本和欧洲占60% 。因此, 我国碱性电池生

产企业, 应与大专院校、研究机构联合, 走产学研相结合的道路, 尽快提高

碱性电池的质量和产量, 争取近儿年内碱性电池产量达到我国电池总产量

的30%以上。

近年来，随着可持续发展的号召的提出，以节约成本、经济适用、减

少污染为主题的节约环保意识进入电池行业，我国二次电池的开发和利用

逐渐成为热门话题。

二次电池又称可充式电池, 可反复充放电, 从而节约电池的制作成本。

二次电池的发展经历了铅酸蓄电池、镍锅电池、镍氢电池、锉离子电池等儿

个阶段,利用化学反应的可逆性，可以组建成一个新电池，即当一个化

学反应转化为电能之后，还可以用电能使化学体系修复，然后再利用化

学反应转化为电能，但是由于这些电池的原电池均存在安全性差，有发

生爆炸的危险，离子电池不能大电流放电，安全性较差，锂离子电池

均需保护线路，防止电池被过充过放电，生产要求条件高，成本高。

光化学电池，随着世界传统能源危机的迫近和环境污染的日益严重, 人们期望利用太阳能、风能等清洁能源。

光化学电池是指利用光电化学反应, 将太阳辐射能转变为电能的装置。根据结构, 光化学电池可分为固体光电池和液体光电池。目前, 固体光电池分为单品硅电池和多晶硅电池。虽然转换效率高（单品硅光电池的转换效率理论值已达23.5%，但由于价格昂贵，难以被普通市民和工业界接受。20世纪70~80年代研究

的液体太阳能电池因转换效率低和寿命短（小于6个月）而无法商品化。1991年,

O微粒制成多孔膜, 并在膜上吸附一薄层有Gratzel等人在实验室用纳米尺度Ti

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机染料敏化剂作为光阳极, 组装成电池后其光电转换效率达到7%.和使用寿命10个月以上电池性能无明显降低，大大提高, 尤其是因为对电极材料的纯度无特殊要求, 较固体太阳能电池价格大大降低。随后德国科学家和瑞典科学家分别于年证实了这项工作。目前该项技术已得到大大改进,并逐步向产业化迈进。

能源问题举世瞩目, 积极开发能源和提高能源利用效率, 即开源和节流是解决能源问题的基本途径。正是如此，随后开发出了高性能电池、塑料电池、铅酸蓄电池。高性能电池的发展还比较缓慢，因为高性能电池要求有很高的能量密度大于174kw/kg，功率密度要大于1100w/kg。虽然锂作为电极满足理论需要，但是很难找到另一电极，所以该电池的发展存在这相当的困难难。塑料电池，通过高性能电池的原理，用锂电极和有机材料作为电极，可以取得较好的效果。塑料锉电池的另一个特点是可把两个电极和电解质都制成超薄的固体薄膜, 使之成为超薄多层全固体, 可充电塑料电池, 因而可以大大地减轻重量, 并且可以制成任何形式,以适应应用场所所能提供的空间, 同时在运行时无氢气逸出, 又因无液体电解质, 若子弹穿孔而产生的功率损耗很小, 因此对发生意外经受能力较强。可见用有机材料做电极可以制成高效能锂电池。另外，还有一项目前应用很广泛的电池—铅酸蓄电池。电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；放电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。铅酸蓄电池自发明后，在化学电源中一直占有绝对优势。这是因为其价格低廉、原材料易于获得，使用上有充分的可靠性，适用于大电流放电及广泛的环境温度范围等优点。到20世纪初，铅酸蓄电池历经了许多重大的改进，提高了能量密度、循环寿命、高倍率放电等性能。

燃料电池( Fuel Cell , FC) 是一种等温并直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化为电能的发电装置, 也是一种新型的无污染、无噪音、大规模、大功率和高效率的汽车动力和发电设备。在能源利用与环境保护之间的矛盾日趋严重的形势下, 世界上普遍积极倡导可持续发展。燃料电池作为一种洁净、安全、高效的化学电源,将越来越多的受到人们的青睐。同时国际间的共同合作也必将推动燃料电池不断向前发展。预计燃料电池系统在洁净煤燃料电池电站、电动汽车、移动电源、不间断电源、潜艇及空间电源等方面, 将有着广泛的应用前景和巨大的潜在市场。

目前，生物技术的飞速发展，不断取得新的成果，这些新的成果和理论也被应用到了化学电池领域，出现了最新的微生物电池的研究。微生物电池在转化过程中所放出的热量远低于燃料电池，这使得它非常适用于那些需要与人接触的应用。装备这种电池的便携式设备将不会有发生火灾或爆炸的危险。

化学电池发展的历史就是人类科研不断进步的历史，作为化学领域，科学家们正不断超越，在科技的飞速发展的时代，创造出更多造福人类的科技成果，让我们拭目以待接下来会出现什么样的化学电池，来改变我们的生活。

参考文献

1、贺华,赵景联1燃料电池的开发现状及其发展前景[ J ] 1油技术与应用,