到底是充電的電池先出現，還是不能充電電池先出現呢？

今天我們要介紹的東西大傢絕對不會陌生啊，那就是電池。我們的生活已經離不開電池瞭，比如遙控器、相機，還有我們每天使用頻率最高的手機，都依賴電池為它提供電力。不知道大傢有沒有好奇，電池到底是怎麼發展出來的，是怎麼儲存和釋放電量的呢？

我是好奇的不得瞭，所以這裡給大傢介紹一下有關電池的知識。首先給大傢介紹一下電池的充電和放電的原理。就拿我們最常用的手機電池為例，現在的手機電池都是鋰離子電池，也就是利用瞭鋰離子在電池內來回搖擺，達到蓄電和放電的目的。電池的正極是鈷酸鋰，負極是石墨，也就是層狀排列的碳原子。

電池的充電和放電的原理

正負極中間填充有電解液以及一層隔膜，這種隔膜的特性是隻允許鋰離子通過，這就是鋰離子電池大致的結構。

電池充電時，我們把電池接入一個電源，相當於給電池的正負極施加瞭一個電場力。由於鋰元素的化學性質比較活潑，很容易在這個電場力的引導下，從正極的鈷酸與晶胞中脫出，變成鋰離子，並且被向電池的負極吸引，從隔膜中穿過，集中到電池的負極上。此時電子也會受到電場力的影響，從電池的正極進入到外電路，同時電池的負極再有電子從外電路補充進來。當鋰離子基本上都完成瞭移動，集中到電池的負極的時候，電池也就完成瞭充電的過程。

由於鋰離子帶著電子都跑到瞭電池的負極，在正極的鈷離子和氧離子組成二氧化鈷，對比之前的鈷酸鋰可以看到鈷離子從之前最外層失去三個電子變成瞭現在最外層失去四個電子，所以鈷離子對留在負極的電子有吸引作用，而這些電子又不能穿過中間的隔膜，所以電量就是以這種形式被儲存在電池當中。

但電池放電時，外電路將電池的正負極連通，這個時候電子便可以從電池的負極向正極移動。並且和正極的鈷離子相結合，電子在外電路的運動便產生電流，最後電子到達正極，與鈷離子結合後，電池在正極整體上可以看作帶負電，對帶正電的鋰離子又有瞭吸引的作用，於是鋰離子便從電池的內部透過隔膜到達電池的正極，當電池的鋰離子和電子都走完之後，電池也就沒電瞭，電池的正負極又恢復到瞭最開始的狀態。

原理比較枯燥，對吧？那接下來就來講一講電池從發明到發展的故事吧。

世界上第一款電池

1799年，世界上第一款電池在意大利誕生瞭。物理學傢亞裡山德羅福特利用芯片和銅片作為電池的正負極，中間用輕滿瞭鹽水的紙片作為填充，成功實現瞭電池的效果。由於獨特的外形和內部設計，這款電池也被命名成福特電堆。

世界上第一款具有實用性質的電池

1836年，英國的化學傢約翰弗雷德裡克丹尼爾在福特電堆的基礎上加以改良，將芯片和銅片各自放在自己的電解液中。同時用巖橋連接兩個電解液發明瞭丹尼爾電池，這種電池解決瞭福特電堆在芯片底部容易產生氫氣氣泡堆積而影響壽命的問題，成為世界上第一款具有實用性質的電池，並且成功應用在早期的鐵路信號燈上。

14年後，也就是1850年，法國的物理學傢加斯頓普蘭特成功發明瞭鉛酸電池，不僅結構簡單，安全實用，而且造價低廉，還可以充電循環使用。一個單格的電池可以提供兩伏的電壓，因此還可以將其自由組合成電池組，已成為12伏、24伏、36伏等規格的電池。正因為有這樣的特性，鉛酸電池被廣泛的應用在早期的電動車充載蓄電裝置等領域。

雖然鉛酸電池。價格便宜，而且可以循環充放電，但是它的體積和重量實在是太大瞭，以至於給鉛酸電池編輯百科的人在使用條件這一欄還特別強調瞭一句，特別註意別讓電池砸在腳上。於是1899年瑞典人沃爾德瑪尤格爾發明瞭鎳鉻電池，這款電池不僅同樣可以充放電，而且體積相較於天酸電池有巨大的縮小，可以很方便的運用在收音機、隨身聽等各種便攜設備上。但是鎳個電池也存在一個巨大的問題，就是電池具有記憶效應，如果電池沒有充滿就停止充電，或者是沒有用完就開始充電，都會導致電池的容量受到影響。

可能在各位聽過有這麼一種說法，就是電子產品收到後要先充一兩個小時的電，徹底充滿再用，也要等徹底用到沒電的時候再充電。這就是由於鎳格電池的記憶效應所導致的。鎳格電池由於它的記憶效應，使它的壽命和容量都很容易受到影響。

碳芯電池

同時期的1887年，英國人赫勒森發明瞭最早的實用性幹電池，也就是碳芯電池，這種電池同樣具備安全、便攜、不易漏液的特性。雖然這一電池是屬於一次性不可充電的電池，但是和鎳鉻電池這種對充電要求嚴格的電池來說，還不如不充電來的方便。於是幹電池便得到瞭迅速的發展。隨著技術與生產工藝的不斷進化。

堿性鋅錳幹電池

到瞭1949年，堿性鋅錳幹電池正式投產問世。這種堿性電池不僅有更好的儲能效果，而且在低溫條件下的放電效果也相當不錯。這種電池一經推廣便大量的占領瞭市場。而且一直沿用至今。電池的普及也讓汽車廠商看到瞭商機。1989年，第一款商用鎳氫電池問世，相比它的前身鎳格電池，最重要的提升就是它在充放電的時候沒有記憶效應，所以這款電池也被廣泛的應用於混合動力的汽車上。

鎳氫電池

但是鎳氫電池的問題在於，如果要將它作為便攜設備的固定電源，它還不夠便攜，畢竟它也不好控制形態。於是電池技術的重點來到瞭鋰離子電池的領域。

鋰離子電池

1991年，索尼公司推出瞭第一款商業鋰離子電池，並且應用在自傢的照相機上。鋰離子電池不僅具有優秀的能量密度，而且可以根據具體的使用情景以改善電池的配方和形態。根據電池正極材料的不同，它分有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰。磷酸鐵鋰、鎳鈷鋁三元，鎳鈷錳三元等等。

如今鋰離子電池的發展已經相對成熟，應用也十分廣泛，比如耳機，手機，電腦以及新能源汽車。科學傢們已經在不斷朝向新的領域探索電池的技術，希望電池技術在不久將來可以實現突破啊。

參考資料：

[1]胡廣俠.(2002).鋰離子電池充放電過程的研究(碩士學位論文,中國科學院研究生院（上海微系統與信息技術研究所）).https://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?dbname=CMFD9904&filename=2003063436.nh

[2]梁宏.電池發展史[J].多媒體世界,2004(10):58-59.

[3]張英.發展中的鎳氫電池[J].世界有色金屬,1996(08):44.

[4]劉均亮,肖玉成,王文臣.堿性鋅錳幹電池的開發與應用[J].適用技術市場,1994(02):12-13.

[5] 好奇數碼HQ-Studio，b站：電池技術的發展史