化学电池的历史和发展.pdfVIP

化学电池的发展史

2007010106彭汗青

众所周知，我国是电池最大的生产国和出口国，国内电池生产总量50%以上用于出口，

年创汇在上亿美元。同时,随着科技的发展和人民生活水平的提高,家庭或个人用便携式电

产品、电器的不断问世并迅速普及,电动汽车、空问技术、国防工业等领域的快速发展,

与之相配套的电池作为一种携带方便的化学能源,越发显示出良好的应用前景和潜在的经

济效益,成为近年来广泛关注的热点。

下面让我们来一起关注最早的最普及的电池锌锰电池。

锌锰电池是以二氧化锰为正极，锌为负极，氯化铵水溶液为主电解液的原电池。俗称

干电池。在学术界中又称为勒克朗谢电池。锌锰电池是用面粉、淀粉等使电解液成为凝

胶，不流动，形成隔离层，或用棉、纸等加以分隔。锌锰电池的开始电压随使用的MnO2

的种类、电解液的组成和pH值等的不同而异，一般在1.55～1.75V，公称电压为1.5V。在

锌锰电池的组成中，尤以二氧化锰的研究更为广泛，二氧化锰的电化学行为是制造电池的

基础，所以在二氧化锰中加入物质使二氧化锰的活性提高成为一时间热议的话题。

随后，锌锰电池被碱性电池所代替。

碱性电池=是普通锌锰电池的换代产品,正处于发展期。1998年,国内碱性电池生产

厂家已达50多家,总产量达7亿多只,其中南孚电池有限公司生产的南孚牌碱性电池年产

量3亿多只,占全国碱性电池产量的近50%多。但与国外碱性电池的发展相比,我国目前碱

性电池所占比例仍偏低。如美国碱性电池产量占电池总产量的90%,日本和欧洲占60%。

因此,我国碱性电池生产企业,应与大专院校、研究机构联合,走产学研相结合的道路,尽

快提高碱性电池的质量和产量,争取近儿年内碱性电池产量达到我国电池总产量的30%以

上。

近年来，随着可持续发展的号召的提出，以节约成本、经济适用、减少污染为主题的

节约环保意识进入电池行业，我国二次电池的开发和利用逐渐成为热门话题。

二次电池又称可充式电池,可反复充放电,从而节约电池的制作成本。二次电池的发展

经历了铅酸蓄电池、镍锅电池、镍氢电池、锉离电池等儿个阶段,利用化学反应的可逆

性，可以组建成一个新电池，即当一个化学反应转化为电能之后，还可以用电能使化学体

系修复，然后再利用化学反应转化为电能，但是由于这些电池的原电池均存在安全性差，

有发生爆炸的危险，离电池不能大电流放电，安全性较差，锂离电池均需保护线路，

防止电池被过充过放电，生产要求条件高，成本高。

光化学电池，随着世界传统能源危机的迫近和环境污染的日益严重,人们期望利用太

阳能、风能等清洁能源。

光化学电池是指利用光电化学反应,将太阳辐射能转变为电能的装置。根据结构,光化

学电池可分为固体光电池和液体光电池。目前,固体光电池分为单品硅电池和多晶硅电池。

虽然转换效率高（单品硅光电池的转换效率理论值已达23.5%，但由于价格昂贵，难以被

普通市民和工业界接受。20世纪70~80年代研究的液体太阳能电池因转换效率低和寿命短

（小于6个月）而无法商品化。1991年,Gratzel等人在实验室用纳米尺度Ti2O微粒制成多

孔膜,并在膜上吸附一薄层有机染料敏化剂作为光阳极,组装成电池后其光电转换效率达

到7%.和使用寿命10个月以上电池性能无明显降低，大大提高,尤其是因为对电极材料的纯

度无特殊要求,较固体太阳能电池价格大大降低。随后德国科学家和瑞典科学家分别于年

证实了这项工作。目前该项技术已得到大大改进,并逐步向产业化迈进。

能源问题举世瞩目,积极开发能源和提高能源利用效率,即开源和节流是解决能源问

题的基本途径。正是如此，随后开发出了高性能电池、塑料电池、铅酸蓄电池。高性能电

池的发展还比较缓慢，因为高性能电池要求有很高的能量密度大于174kw/kg，功率密度

要大于1100w/kg。虽然锂作为电极满足理论需要，但是很难找到另一电极，所以该电池

的发展存在这相当的困难难。塑料电池，通过高性能电池的原理，用锂电极和有机材料作

为电极，可以取得较好的效果。塑料锉电池的另一个特点是可把个电极和电解质都制成

超薄的固体薄膜,使之成

为超薄多层全固体,可充电塑料电池,因而可以大大地减