现在电池技术

自从电池发明以来，就一直受到人们的青睐。空电视、手机、各种电子产品的遥控器都离不开电池。然而，随着电子设备的更新换代和越来越多的电子产品，人们似乎产生了疑问——为什么这些电池看起来和一部旧手机上的电池很相似？你还在用旧电池吗？人类电池技术一直停滞不前是真的吗？

其实这只是对电池行业发展的一种误解。听完解释，你恍然大悟。

电池的诞生

为了说明这个问题，我们先来看看电池的历史。事实上，电池在2000多年前就出现在巴格达了。考古学家发现了一个通过铜和铁的反应发电的普通陶罐。

但是这个东西离现代电池还很远。真正能被称为现代电池的，是19世纪亚历山德罗·伏特发明的产品。当时伏特做了一个伏打堆，由三部分组成，正极由铜制成，负极由锌制成，电极下面是由稀硫酸或海水盐水组成的电解液。

当电极棒插入电解液时，负极的锌会失去其正的锌离子，通过电解液，锌离子会被捕获在铜电极上，形成氢气泡。从而在电极之间形成电流。

第一块电池虽然在技术上是开创性的，但在实用性上还是有很多不足。首先，安全性无法保证。这种电池的电解液使用稀硫酸，即使硫酸含量低，也存在安全隐患。其次，由于附着在正极的氢气泡无法反应，电池功率会越来越小。

此后，人们开始在各种领域使用这种能将化学能转化为电能的装置。电池也从伏打堆发展到各种电池。我们平时接触的电子设备中最常见的电池就是锂离子电池。

被误解的锂离子电池

锂离子电池是一种依靠锂离子反应的可充电电池。锂离子电池广泛应用于电子领域。具有能量密度高、无记忆效应的特点，使得锂离子电池的性价比非常高。

锂离子电池的概念最早是由Stanley Whittingham在1970年提出的。他认为锂是一种非常活泼的金属，它含有非常活泼的元素。如果用作电池，会非常高效实用。

经过几十年的开发和研究，1991年，索尼成功开发出锂离子电池。从此，所有人的电子产品都换成了锂离子电池。这使得这些电子设备的体积越来越小。到现在很多手机都在打轻薄的口号，都是拜锂离子电池所赐。

很多人打开手机后盖，把手机里的电池拿出来，看到这个电池无论手机怎么变都是扁黑的，于是认为好像没怎么变，就是扁扁的，于是误以为人类的电池技术已经停滞不前了。其实是不对的。现在人类的科技日新月异。电池作为最常用的耗材，怎么可能不发展？

以最常用的手机为例。以前手机用的是镍镉电池，不是锂电池。这是一种蓄电池。水和氢氧化镍与金属镉反应生成过氧化镍和氢氧化镉。这个过程就是电池放电的原理，但是充电的时候会发生相反的反应。镍镉电池内阻小，与目前的锂离子电池相比，镍镉电池可以耐受过充或过放。你什么意思？也就是说，与锂离子电池相比，镉镍电池更不容易因电压高而烧坏。

然而，与锂离子电池相比，镉镍电池在电子产品的应用上远远落后。镍电池有记忆效应，废弃的镉电池会严重污染环境。与锂离子电池相比，镉镍电池的耐用性较差，充放电效率可以说是天壤之别。

记忆效应的存在是镍镉电池最终被淘汰的主要原因。记忆效应是指反复充电后，电池容量会降低。记忆效应导致镍镉电池的耐久性。记忆效应最不明显的锂离子电池自然成为镍镉电池的上乘替代品。

就这样，手机、BB机之类的东西相继被淘汰。这个变化发生在上个世纪末。仅仅三十年前，电池就经历了如此巨大的变化。难道说人类的电池技术没有进步吗？

而且，就连锂离子电池这几年也有了很大的进步。现在的锂离子电池已经从传统的锂电池变成了以石墨为负极，钴锰为正极，输送锂离子的钴酸锂电池。

钴酸锂电池具有能量释放大、密度高、输出功率大的特点。而且钴酸锂电池没有记忆效应，寿命很长。同时，钴酸锂电池充放电速度快，现在广泛应用于电子产品、军工产品、航空航天空产品。

虽然现在的锂离子电池有很多优点，但是缺点不亚于优点。首先，它不能容忍过充过放。现在，我经常听新闻。有的人在给三星苹果手机充电，手机爆炸。这是因为电池过充导致钴酸锂电池爆炸。

锂离子电池的未来

虽然这些问题暂时没有很好的解决办法，但是现在全世界的科学家都在研究如何让这些锂离子电池更加高效耐用。目前锂离子电池的未来主要在这三个方面发展。

首先是镍钴锂电池。这种电池是镍镉电池和钴锂电池的结合，具有镍镉电池耐过充过放和钴锂电池高能量无记忆效应的特点。

这也是一种新型电池，被业界认为是锂钴电池的最佳替代品，但这种电池的安全性无法保证。镍和铬金属的活性过高，电解液的安全运行得不到保证。如果电解液中的电解质减少，电池容量就会降低。我相信有一天，科学家们可以在安全方面取得突破。

然后是锂镍电池。这种电池成本低，容量大。但这种电池制造难度太大，锂镍电池无法保证锂离子能乖乖跑到正极，因为用作正极的镍金属也是活性的，导致无法保证材料性能的一致性。

而且和上次的电池一样，安全性也有一些问题。镍总有一天会爆炸。你应该希望你用的是手机而不是定时炸弹什么的。

最后是磷酸铁锂电池，它结合了钴锂电池、镍锂电池和锂锰电池的优点，使用磷、锂、铁等预期价格低廉的物质作为原料。这种电池容量大，放电功率高，寿命长，足够稳定，足够安全。这是一种环保、安全、高效的锂离子电池。

但这种电池的密度较低——也就是说，用这种电池制作的手机等电子产品的尺寸将回归手机时代的巨无霸。

磷酸铁锂电池由于放电电压过于稳定，也很难估计剩余电量。你用的是磷酸铁锂电池做的手机，突然没电你都不知道。可以说现阶段的磷酸铁锂电池很难实用化。

各种电池

除了锂离子电池，还有很多种电池。现在电池主要分为两类，

一种是通过氧化还原反应将正负活性物质的化学能转化为电能的化学电池，另一种是利用放射性同位素衰变时产生的能量发电的核电池。

化学电池分为四类。干电池和液体电池都是早期电池在发展之初的产物。干电池是一种化学电池，使用糊状电解质产生直流电。并不是说干电池就是指没有水的电池。不能从字面上理解。

现在很多地方还在用干电池，比如锌锰电池，碱性电池等等。每个人手里的遥控器都装着干电池。液态电池是最早的电池产品。上面提到的Volt的电堆是最经典的液体电池。

然后还有一次性电池和充电电池，这个很好理解。从字面上看，一次性电池就是电池用完后可以扔掉的电池。这种电池通常对环境有很大的危害。什么锌电池，锂电池，镁锰电池等等。它们不能充电。可充电电池充电后可以回收。和上面说的手机用镍镉电池一样，锂离子电池是一种可充电电池。

然后是燃料电池，通过燃料将化学能转化为电能。燃料主要依靠氢离子的氧化还原来产生电池。目前，以甲醇氧化为正极反应的燃料电池技术已经出现。燃料电池反应稳定、高效、安全，因此被业界看好其未来发展。

最后，水启动电池。这种电池用水作为电解液。加水后，正负极开始产生化学反应，最终产生电能。目前水动力电池还没有广泛使用，因为没有上面说的化学电池效率高。

另一种核电池是一种新型电池。与传统的化学能电池不同，核电池依靠放射性同位素衰变产生能量来发电。不像核反应堆，你不能指着核电站就说是核电池。

两者产生能量的方式不同。核反应堆依靠同位素衰变产生的连锁反应来产生能量。核电池的输出能量令人恐惧，但其制造工艺的相对复杂性和高昂的制造成本却令人望而生畏。所以目前核电池只应用在航天领域。旅行者一号带着核电池被推到了Tai 空上，最后冲出了太阳系。

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当前，人类科技发展日新月异。自从工业革命以来，人类生活变得越来越现代化，我们的日常生活质量得到了提高。电子产品的出现极大的方便了我们的日常生活，现在已经离不开手机和电脑了。

越来越多的科学家开始关注电子设备的更新换代，电子设备的更新换代太快，导致人们产生电池技术停滞不前的错觉。其实电池技术也在改革发展。从最初的镍镉电池到现在的锂离子电池，可以说每一次电池技术的革新都会给电子设备带来巨大的变革。

我们需要给研究人员更多的时间，相信在未来的某一天，电池设备会再次更新换代。到那时，人类的电子设备肯定会变得更加方便我们的生活。