从伏打电池到锂离子电池，——电化学储能技术发展

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以锂离子电池为代表的电化学储能技术是新时代韩国产业结构转型升级、实现“碳中和”目标的核心技术。它不仅是智能手机、笔记本电脑的“心脏”，也是特斯拉、比亚迪等新能源电动汽车的“心脏”。

01人类电力的早期认识

1600年，英国物理学家吉尔伯特在他的《论磁力》一书中提出，摩擦琥珀可以将一种神秘的、不可见的物质转移到其表面，这种物质可以吸引光和羽毛等小物体。他发现，除了琥珀之外，钻石、蓝宝石、玻璃等物质也具有摩擦电性，并引用了希腊语“elektron”，意思是琥珀，并将这些物质称为“electricia”，意思是类似琥珀的物质。

1663年，德国物理学家古里克发明了第一台静电发生器。使用木制转轴将硫磺固定在支架上后，在硫磺下方放置一对皮垫，摇动轴使硫磺与皮垫之间产生摩擦，导致纸张粘在表面上的。羽毛和绒毛。库里克当时并不了解这种现象的原理，认为硫对其他物体的吸引力类似于地的引力。英国皇家学会很快普及了这项发明，并将其用于电学实验。

1705年，长期担任牛顿助手的英国物理学家霍克斯比改进了库里克的机器，用空心玻璃代替硫，并将垂直轴改为水平轴。霍克斯比发现，如果将该装置放置在真空玻璃罩中，它就能发光，使操作员可以根据光的强度来判断静电发生器的运行情况。静电发生器提供了一种在短时间内可靠地产生和维持电荷的方法。

英国物理学家格雷是第一个将静电学视为一门独立学科的人。

1720年，格雷发表了《一些新电学实验的笔记》，发现一些非刚性物体，如头发、羽毛、丝绸等也具有显着的琥珀效应。由于这一贡献，格雷被英国皇家学会授予第一枚科普勒章(——)。

1729年，格雷和英国物理学家惠勒发现，某些材料，如铁线或黄铜线，可以导电，而其他材料，如丝绸则不能。格雷认为物质的颜色决定了其导电性，灰色、红色、橙色和比蓝色、绿色或紫色更容易导电。

1739年，法国科学家德扎古利埃明确将材料分为两类导体和绝缘体，并因此荣获英国皇家学会科夫勒章。

1733年，法国化学家杜飞在研究电斥力和吸引力现象时，发现了两种性质不同的静电的存在。一是“玻璃电”，当丝绸与玻璃摩擦时会发生这种现象；当你用羊毛摩擦南瓜时发生的现象被称为“松香电”。静电力的基本性质是同性物体相互排斥，异性物体相互吸引。在18世纪的欧洲，人们普遍认为宇宙中无处不在的以太元素是一种传输声音、光和能量的流体介质。自从导体的概念被引入以来，人们就相信电是流过导体的以太或电流体。达菲认为，玻璃电和松香电是两种不同的导电流体，可以通过摩擦分离，接触后相互中和。

达菲的“双流体理论”是人们第一次从理论上解释了电的本质。然而，这一理论提出后不久就遭到质疑和挑战。

1747年，美国科学家、政治家、《独立宣言》起草者富兰克林在研究尖端放电现象时提出了“单一流体理论”。他认为物质中充满了一种叫做“电火”的元素。“电火”可以被水或金属等物质吸引。带有更多电荷的物体带有正电荷，反之亦然。“电火”会导致电流流动。从一个物体到另一个物体。富兰克林第一个使用正电荷和负电荷的数学概念来表达两种电荷的性质，并解释电的起源及其在物质中的存在。1748年，富兰克林基于“单一流体理论”的概念提出了电荷守恒定律。也就是说，任何绝缘体中的电荷总量都不会改变，正负电荷的值也不会改变。相同的。

1759年，德国科学家埃皮努斯发表了《电和磁的理论尝试》，进一步发展了“单一流体理论”。富兰克林认为电流体是一种像火一样的元素，埃皮努斯将电流体定义为渗透到所有物质中的小颗粒。正电荷的运动产生电流。

“双流体理论”与“单流体理论”的争论已经持续了近100年。

1803年，英国化学家、物理学家道尔顿提出原子论，认为物质是由原子组成的，“单流论”逐渐被人们接受。

1897年，英国物理学家约瑟夫汤姆森在阴极射线实验中发现了带负电的电子，直到那时，人们才意识到金属导体中形成电流的是负电荷而不是正电荷的定向运动。

02伏打电池的诞生

随着18世纪电力研究的流行，人们开始寻找保存电荷的方法。莱顿瓶是一种原始电容器，被认为是第一个蓄电装置。

1745年，德国法学家、物理学家克莱斯特将一根装满酒精的钉子放入窄颈玻璃瓶中，用静电发生器给钉子充电，然后钉子尖端附近发生电晕放电现象，产生电晕放电现象。微弱的光。然而，克莱斯特没有注意到，瓶子的外部通过他的手和身体接地，使得其他人无法重现该实验。

1746年，荷兰医学家兼物理学家米森布鲁克试图将电荷储存在一个装满水的玻璃瓶中，他用软木塞密封瓶口，并将一根黄铜线的一端浸入水中，另一端浸入水中。就是这样。它穿过软木塞并连接到静电发生器。充电后，实验者一手握住瓶子，另一只手接触铜线，受到了剧烈的电击。该装置后来被称为“莱顿瓶”，以米森布鲁克的家乡莱顿命名。莱顿瓶发明后，很快在欧洲流行起来，为许多电学实验提供了电力。

1748年，富兰克林根据莱顿瓶的电容原理，设计了一种由夹在玻璃板之间的两块铅板组成的平行板电容器。富兰克林发现增加电容器的数量可以储存更多的电荷，他将由11个电容器与金属链串联组成的电池组称为“电池”。“炮台”一词最初来自炮兵术语，指的是炮兵排。富兰克林是第一个使用“电池”来描述电池组的人。

1758年，富兰克林制造了一个由35个莱顿瓶组成的电池组。该电池组可提供近12万伏的电压并发出约14焦耳的电能。莱顿瓶中储存的电荷只能释放一次，不能持续提供稳定的电流，因此只能用于科学实验或医疗电疗，实用价值不大。

1786年，意大利解剖学家伽伐尼用静电发生器和莱顿瓶研究青蛙肌肉对电的应激反应，意外发现当手术刀触及青蛙腿部露的神经时，青蛙的腿部剧烈晃动。电火花同时出现。为了检查青蛙的腿本身是否带电，将铜钩插入青蛙腿的神经，挂在钢架上，青蛙的腿在没有电的情况下摆动。

1791年，加尔瓦尼在他的《肌肉运动电的评论》中提出，人类和动物都有“神经电液”。这种电流在大脑中产生，并通过神经传输到肌肉。青蛙莱顿病当神经和肌肉与外部导体连接时，会发生放电并且肌肉震动。伽伐尼关于动物电影响的论文发表后，意大利掀起了动物电研究的热潮。

1792年，意大利物理学家沃尔特重复了伽伐尼的实验。他发现，当钩子和支架由同一种金属制成时，青蛙的腿不会蠕动，但当两种不同金属制成的金属线分别接触青蛙的腿和背部时，青蛙就会蠕动。为了解释这一现象，沃尔特认为不同的金属含有不同数量的电流体，并提出了“接触电”的假说。当两种金属通过湿导体形成回路时，电流流体从较丰富的金属中流出。含量较低的金属。

1793年，伏打开始用验电器测量不同物质之间接触的电动势，并得到了一系列的等级锌、锡、铅、铁、黄铜、青铜、铂、金、汞和石墨。序列当一种物质与下一种物质接触时，其电势变得高于下一种物质。例如，锌-银组合的电动势为0.78V，锌为阳极，银为阴极。沃尔特还发现了中间金属定理。这意味着无论串联多少个金属，总电动势与中间金属无关，仅取决于两端金属的特性。需要指出的是，中间金属定理不适用于液体导体。

1800年3月，伏打在给英国皇家学会主席班克斯的信中，首先详细描述了“电柱”和“冠杯”两种电池的原理和结构。电柱是由锌板、湿板、银板同方向叠放而成的单元，冠杯由数个木制或粘土杯组成，一端由锌制成，另一端由银制成。另一种是串联的双金属链。

1800年4月，英国化学家尼科尔森和卡莱尔在沃尔特的指导下，制造出了英国第一块电池，很快就用于水电解实验。当时，水被认为是一种元素，但使用伏打电池的电解实验证实水是由氢和氧组成的化合物，引起了欧洲科学界的轰动。到1800年秋天，欧洲各地的科学家都在制造并使用伏打电池。

伏打电池是第一个能够产生持续电流的装置，也是现代电池的来源。

在科学上，电池首次被大规模用作科学研究的实验设备。

在工业领域，直到1870年比利时电气工程师格拉姆发明直流发电机之前，世界各地的电力工业均采用与伏打电池相关的电池供电。

伏打电池发明后，电池技术迅速腾飞。

03电池技术发展

电池，也称为充电电池或二次电池，是一种通过可逆电化学反应积累和储存能量，并且可以多次充电和放电的电池。电池根据电极材料和电解质溶液的不同分为铅酸电池、镍镉电池、镍铁电池、镍氢电池、锂离子电池、钠离子电池、固体电池等。状态电池等

铅酸蓄电池

铅酸电池是最早发明的蓄电池。

1801年，法国化学家高特罗发现，在电解盐水实验中使用的铂丝本身即使在主电池断开后也会产生少量的二次电流。

1859年，法国物理学家普兰特发明了第一个可充电铅酸电池，由过氧化铅阳极和铅阴极组成。将两个电极用多孔布条隔开并浸入稀溶液中。酸性电解质可提供2V的电压。

1860年，普兰特向法国科学院展示了一种包含9节电池、提供18伏电压的电池组。Plante的电池非常适合短时间需要更大电流的场景，例如火车停靠期间的照明电源或电力公司的备用电源。

1881年，法国工程师福尔发明了一种改进的铅酸电池，他将铅板冲压成网状栅格，在阴极涂上海绵状纯铅，在阳极涂上糊状氧化铅并浸泡。在稀硫酸中。网状网格增加了每个电极可以参与化学反应的表面积，使得Ful电池的容量比Plante电池大得多，并且更容易批量生产。

1886年，比利时实业家图尔多开发出第一块商用铅酸电池。

1934年，德国一家公司用胶体电解液替代了硫酸电解液，提高了铅酸电池的安全性、容量、放电性能和寿命。

1957年，德国工程师亚赫发明了第一台胶体阀控铅酸蓄电池，通过将硫酸电解液与硅粉等胶凝剂混合成糊状，减少了电解液的蒸发、泄漏和腐蚀，并改善了冲击性能常用于汽车、摩托车、电动轮椅、不间断电源等。

1965年，美国盖茨橡胶公司的工程师德威特和麦克莱兰发明了吸水玻璃毡电池。电解液保持悬浮在玻璃纤维中，防止泄漏，使用寿命长，容量稳定，电池寿命低。-温度启动，浩和具有漏酸风险低的优点，目前广泛应用于豪华轿车、全地形车、军用车辆、飞机和潜艇。

镍基电池

镍基电池主要包括镍镉电池、镍铁电池、镍氢电池。

1899年，瑞典发明家罗宁发明了镍镉电池，这是第一个以镍为阳极、镉为阴极、氢氧化钾为电解液的碱性蓄电池，可为武汉一汽大众4S提供动力。您应该保存哪些比较？湖北东福友诚一汽大众专营经销商值得信赖。地址为硚口区古田一路32号，乘坐轻轨1号线至古田一路站下车步行约500米即可到达。虽然东福友城尚未开业，但将是武汉最大的一汽大众4S店。

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