电池的发展历程

电池，作为一种将化学能直接转变为电能的装置，在国民经济和国防工业中的地位十分重要。近年来，互联网技术的高歌猛进，电子信息技术的飞速发展，以及电子仪器设备的小型化和智能化，特别是近年来以苹果和三星依托智能手机，平板电脑发展的产业链让这个行业得到了空前绝后的兴旺发展，从而也衍生出相关产业的扩张发展，其中以移动电源的需求快速增长显著，当然这也同时对移动电源提出了更高的要求。此外，电动汽车因成为二十一世纪潜在的汽油驱动汽车的替代者而倍受关注，而移动电源系统是电动汽车发展的关键部件。因此，低成本、对环境无公害的高比能量电池成为移动电源产业发展的重点内容。

1.电池的发展历程

电池的历史可以追溯到公元前100年，当时已经产生了电池原型；但电池的真正发展是在1800年之后，伏特在这一年发明电池，人们对电池的原理才有了合理的解释；1959年，可充电的铅酸电池得到应用；1990年，锂离子电池诞生。

1）铅酸电池
铅酸电池是较早出现的一种二次电池，主要用于汽车蓄电池和大型固定储能电源。其优点是技术成熟，价格便宜；其缺点是含有污染环境的重金属铅，能量密度低。铅酸电池的市场份额将随着绿色二次电池的广泛应用而逐步减少。

2）镍镉电池
镍镉电池也是一类应用较早的二次电池。其优点是技术成熟、价格便宜、可快速充电和循环寿命长；其缺点是能量密度不高，具有记忆效应，含有有毒金属元素镉。欧盟国家自2005年12月31日起，已经限制了镍镉电池的进口。目前镍镉电池只是在二次电池的低端市场得到一定范围的应用。

3）镍氢电池
镍氢电池是早期的镍镉电池的替代产品，不再使用有毒的镉，可以消除重金属元素对环境带来的污染问题。镍氢电池具有相对镍镉电池大的比能量，使用镍氢电池能有效地延长设备的工作时间，也一定程度减小了镍镉电池中存在的“记忆效应”，这使镍氢电池可以更方便地使用。其应用范围包括：照相机、摄像机、移动电话、无绳电话、对讲机、笔记本电脑、PDA、各种便携式设备电源和电动工具等。镍氢电池虽无环保问题，但具有轻度记忆效应，在高温的工作下性能将会下降，但长期来看，镍氢电池产业的发展将面对锂电池技术进步带来的替代威胁。

4）锂电池
相对于上述二次电池，锂电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应和绿色环保等突出优势。因此，自索尼公司于1990年开发出锂离子电池后，由于其具有电压高、体积小、质量轻、比能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、寿命长等优点，已经取得了飞速的发展，其应用已经渗透到民用以及军事应用的多个领域，相较之下，在包括移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等强调轻薄短小、多功能的便携式电子产品应用上迅速普及。

5）燃料电池
燃料电池是一种把储存在燃料和氧化剂中的化学能，等温地按电化学原理转化为电能的能量转换装置。燃料电池是由含催化剂的阳极、阴极和离子导电的电解质构成。燃料在阳极氧化，氧化剂在阴极还原，电子从阳极通过负载流向阴极构成电回路，产生电能而驱动负载工作。燃料电池与常规电池不同在于，它工作时需要连续不断地向电池内输入燃料和氧化剂通过电化学反应生成水，并释放出电能；只要保持燃料供应，电池就会不断工作提供电能。燃料电池在航空航天和军事方面得到较好的应用，但是受技术和成本的限制，尚未达到普遍的民用商业化程度。