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从鱼到碱性电池的发明
电池最初的灵感来自鱼,这可能会让人感到惊讶。在古代,人们就知道,发电鱼(如鳐鱼和鳗鱼)能够放电来保护自己和捕猎。意大利发明家亚历山德罗·伏打(1745-1827)在研究这些动物后制造了第一个电池。1799年问世的伏打电堆由铜片和锌片组成,这些金属圆片被浸过盐水的布隔开。这是第一个电池,可以提供小而稳定的电流。
1859年,法国物理学家加斯东·普兰特(1834-1889)发明了铅酸电池,这是第一个可充电的蓄电池。这些电池曾被用来照亮火车车厢,如今仍被广泛运用在常规汽车的点火装置中。
1888年,德国人卡尔·加斯纳(1855-1942)将勒克朗谢电池(一种早期形式的电池)改造成第一个锌碳电池。它被称为“干电池”,因为它的溶液不会溢出来。这种电池比它们的前辈体积小得多。它们为早期的闪光信号灯提供动力,并开创了民用电池时代。
碱性电池出现于20世纪初,并在20世纪50年代成功实现商业化。它的容量已经提高。基于锌和二氧化锰之间的反应,一次性碱性电池被制成圆柱形和纽扣状,为从遥控器到晶体管收音机等各种设备提供电力。这时,便携式电子产品时代已经发端,为如今的移动设备的出现奠定了基础。
渐进的演化
电池进化的下一个飞跃使用了化学元素锂作为跳板。随着手机等电子产品的出现,电池容量需要扩大。
基于约翰·古迪纳夫和吉野彰等科学家的发明,可充电的锂电池于1991年问世 。它们因体积小、电压高、电荷存储大而成为一种力量。它们不仅使各种便携式电子产品成为可能,并在近期推动了电动汽车的出现。随着它们的成本大幅下降——现在其价格仅是30年前的三十分之一,它们已经成为信息时代和实现零排放交通的重要技术。
锂电池还助推了近期物联网设备的普及。这种电池足够小巧,可以用于各种创新型可便携设备。它们也足够柔韧.
电池史专家、美国韦尔斯利学院环境研究系主任杰伊·特纳指出,改变电池行业的突破一直是稀有的。
特纳说:“电池领域的许多创新都是对既有技术的逐步改进——铅酸电池、碱性锰电池和锂电池都是这样。随着时间推移,它们在性能、容量和安全性方面微小、渐进的改善,推动了电池性能的大幅提高。”
推动可再生能源的普及
电池技术的创新将继续给人们带来方便。如今,大规模蓄电池组正在帮助稳定电网.
可再生能源能够降低碳排放,但考虑到阳光并不总是明媚,风也不会一直吹,可再生能源供应可能是不稳定的。钠硫电池可以储存风力和日照产生的兆瓦级数量的可再生能源,以便在风力和日照资源缺失时使用。在供电中断期间,这些钠硫电池储存的能源可以为成千上万的家庭和企业供电。
电池已经改变了人们工作、生活和娱乐的方式。随着电池技术的不断发展,电池可以帮助人们提高对可再生能源的依赖,帮助进一步改变社会,并创造一个可持续的未来。