什麽(me) 是電池?從(cong) 本質上來說,能夠將儲(chu) 存的化學能轉化為(wei) 電能的設備稱之為(wei) 電池,其實電池就是一個(ge) 小型的化學反應器,通過反應產(chan) 生高能電子,用以注入外部設備之中;如單純從(cong) 化學電源角度來看,電池可分為(wei) 原電池、蓄電池、鋰電池、儲(chu) 能電池和燃料電池;如延伸到物理電源,電池可拓展出太陽能電池、溫差電池等電池種類,那麽(me) 你對電池技術曆史知多少?電池技術未來走向哪裏?電動汽車電池技術現狀及未來趨勢如何?下麵展開深入解析。
電池技術是一項偉(wei) 大的發明,有著精彩而悠久的曆史,最早的原始電池可以追溯到公元前250年,美索不達亞(ya) 文明首次出現的巴格達電池,1749年,由英國發明家本傑明•富蘭(lan) 克林使用了一組串聯的電容器來進行電學實驗, “Battery”這個(ge) 英文單詞開始使用。
隨後,1786年,意大利解剖學家伽伐尼在做青蛙解剖時,發現生物電,並公布於(yu) 學術界,1800年,伏打受到伽伐尼青蛙實驗的啟發,用銅、錫、食鹽水為(wei) 材料成功地製造了伏打電池,1836年,英國的丹尼爾對“伏特電堆”進行了改良。他使用稀硫酸作電解液,解決(jue) 了電池極化問題,製造出第一個(ge) 不會(hui) 極化,並且能保持平衡電流的鋅─銅電池,又稱“丹尼爾電池”。後來,法國的普朗泰在1860年發明出用鉛做電極的電池,也是蓄電池的前身;與(yu) 此同時,法國的雷克蘭(lan) 士發明了碳鋅電池,讓電池技術走向了幹電池領域,由此迎來了電池技術的商用階段。
1887年,英國人赫勒森發明了幹電池,電池技術商用開始於(yu) 此,並於(yu) 1896年在美國批量生產(chan) ,與(yu) 此同時,Thomas Edison在1890年發明可充電的鐵鎳電池,也於(yu) 1910年實現商業(ye) 化量產(chan) 。
至此以後,得力於(yu) 商業(ye) 化驅動,電池技術迎來了突飛猛進的時代,Thomas Edison在1914年發明堿性電池,Schlecht and Akermann 在1934年發明鎳鎘電池燒結極板,Neumann在1947年開發出密封鎳鎘電池, Lew Urry (Energizer)在1949年 開發出小型堿性電池,由此迎來堿性電池時代。
進入20世紀七十年代以後,電池技術受能源危機的影響,逐步往物理電源方向發展,除了1954年就出現了的太陽能電池技術持續進步外,鋰電池和鎳氫電池也逐步被發明和商業(ye) 應用,如我國在1987年實現鋰電池的商業(ye) 化生產(chan) ,1995年鎳氫電池商業(ye) 化生產(chan) 初具規模。
電池技術的未來將走向哪裏?
進入21世紀以後,許多國家都開始製定中長期的太陽能開發計劃,如美國的國家光伏計劃、日本的陽光計劃以及中國的西部省區無電鄉(xiang) 通電計劃,太陽能應用技術會(hui) 從(cong) 單晶矽和高級器件、薄膜光伏技術、PVMaT、光伏組件以及係統性能和工程、光伏應用和市場開發等5個(ge) 領域逐步深入。
為(wei) 此,太陽能電池技術也取得了長足的進步,其一體(ti) 現在矽太陽能電池的進步,它分為(wei) 單晶矽太陽能電池、多晶矽薄膜太陽能電池和非晶矽薄膜太陽能電池三種,當前單晶矽太陽能技最為(wei) 成熟,但是由於(yu) 單晶矽成本價(jia) 格高,會(hui) 逐步被多晶矽薄膜太陽能電池取代,不過最有前途的還是非晶矽薄膜太陽能電池;其二,納米晶太陽能電池正逐步走入人們(men) 的視野,它以極低的製作成本和簡單的工藝,卻能收獲穩定的性能,其製作成本僅(jin) 為(wei) 矽太陽電池的1/5~1/10.壽命能達到20年以上。
動力電池的出現,新能源潔能能為(wei) 大勢所趨,電池技術正在往新材料和清潔能源的方向發展,也取得重大的突破,但是在商業(ye) 應用上卻很少,其主要原因在於(yu) 不能兌(dui) 現低成本和多容量的承諾,因此,當前電動汽車用蓄電池研究仍集中在鋰電池,其次為(wei) 鉛酸電池、鎳氫電池和鈉電池,日本和美國在電動汽車用蓄電池及其管理係統專(zhuan) 利申請數量居全球前兩(liang) 位。
尤其是特斯拉和鬆下的密切合作,並沒有刻意改變電池的材料,即采用的依舊是鋰電池,僅(jin) 僅(jin) 通過提升效率和改進生產(chan) ,就能根據汽車需求進行電池優(you) 化,這說明製造業(ye) 與(yu) 工程技術密切結合,是促進電池技術商業(ye) 化應用一條可用途徑。但是鋰電池的進步空間有限,生產(chan) 費用也很高昂,鋰電池的使用以及回收會(hui) 帶來一定環境汙染,再加上鋰礦在全球分布不均,如電動汽車都采用鋰電池,依舊會(hui) 出現受製於(yu) 產(chan) 鋰國的情況,這與(yu) 燃油車現狀如出一轍。
因此,據業(ye) 內(nei) 人士稱,未來電動汽車用蓄電池還是需要往新材料和清潔能源方向發展,如太陽能、風能、水能、矽材料、納米晶等,才是一勞永逸解決(jue) 電池高成本、環境汙染和能源危機的最佳途徑。