發明電池過程

1. 電池發明的歷史資料

愛迪抄生發明電池1902年
(5月28日)

1902年5月28日，愛迪生今天宣布發明了一種新式蓄電池。這
種電池比以前的鉛酸電池重量輕，但使用壽命長。
這位多產的發明家說，這種電池是用鎳、鐵和鹼溶液製成
的。它能使電力汽車與汽油發動機汽車相媲美。

2. 電池是怎麼發明的

電池的發明要感謝一隻青蛙。1791年的—天，義大利科學家伽伐尼發現，內只要用銅絲和鐵絲容將青蛙的腳與暴露的神經連起來，就能使死青蛙的腿抽動起來。伽伐尼的好友伏打對這個現象進行了深入研究。伏打還在自己身上做實驗，證明電不僅能夠產生顫動，而且還會影響視覺和味覺神經。後來，伏打通過進一步的實驗研究，終於發現兩片不同金屬不用動物體也可以有電產生。1800年，伏打用鋅片與銅片夾以鹽水浸濕的紙片疊成電堆，這種裝置可以產生電流，後來被稱為「伏打電堆」，也就是最早的電池。伏打電池的發明使得科學家可以用比較大的持續電流來進行各種電學研究。伏打的成就受到各界普遍贊賞，科學界用他的姓氏命名電壓的單位，為「伏特」(「伏打」音譯演變的)，簡稱「伏」。

3. 電池是怎樣發明出來的

電池的發明要感謝一隻青蛙。1791年的—天，義大利科學家伽伐尼發現，只要用銅版絲和鐵絲將青蛙的權腳與暴露的神經連起來，就能使死青蛙的腿抽動起來。伽伐尼的好友伏打對這個現象進行了深入研究。伏打還在自己身上做實驗，證明電不僅能夠產生顫動，而且還會影響視覺和味覺神經。後來，伏打通過進一步的實驗研究，終於發現兩片不同金屬不用動物體也可以有電產生。1800年，伏打用鋅片與銅片夾以鹽水浸濕的紙片疊成電堆，這種裝置可以產生電流，後來被稱為「伏打電堆」，也就是最早的電池。伏打電池的發明使得科學家可以用比較大的持續電流來進行各種電學研究。伏打的成就受到各界普遍贊賞，科學界用他的姓氏命名電壓的單位，為「伏特」(「伏打」音譯演變的)，簡稱「伏」。紐扣的發明

在我國服飾發展史上紐扣的出現較晚。考古發掘證明，明朝以前墓葬中出土的衣服，均沒有紐扣，幾乎全是「結帶式」互相連接，古人稱之為「結纓」。據《天水冰山錄》記載，衣用紐扣是在16世紀末才被逐漸使用的。明末主要在禮服上使用，常服幾乎不用。直到清代，紐扣才被人們廣泛使用。古希臘人用原始的紐扣和套環固定束腰外衣，但是我們今天服裝上的小小有孔塑料扣得以流行則歸功於紐扣眼。

4. 電池的發明及發展過程

電池

不管製造這個粘土瓶的祖先是否知道有關靜電的事情，但可以確定的是古希臘人絕對知道。他們曉得如果磨擦一塊琥珀，就能吸引輕的物體。亞里斯多德(Aristotle)也知道有磁石這種東西，它是一種具有強大磁力能吸引鐵和金屬的礦石。

1780年的一天，義大利解剖學家伽伐尼在做青蛙解剖時，兩手分別拿著不同的金屬器械，無意中同時碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，彷彿受到電流的刺激，而只用一種金屬器械去觸動青蛙，卻並無此種反就。伽伐尼認為，出現這種現象是因為動物軀體內部產生的一種電，他稱之為 「生物電」。伽伐尼於1791年將此實驗結果寫成論文，公布於學術界。

伽伐尼的發現引起了物理學家們極大興趣，他們競相重復枷伐尼的實驗，企圖找到一種產生電流的方法，義大利物理學家伏特在多次實驗後認為：伽伐尼的 「生物電」之說並不正確，青蛙的肌肉之所以能產生電流，大概是肌肉中某種液體在起作用。為了論證自己的觀點，伏特把兩種不同的金屬片浸在各種溶液中進行試驗。結果發現，這兩種金屬片中，只要有一種與溶液發生了化學反應，金屬片之間就能夠產生電流。

1799年，伏特把一塊鋅板和一塊銀板浸在鹽水裡，發現連接兩塊金屬的導線中有電流通過。於是，他就把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片，平疊起來。用手觸摸兩端時，會感到強烈的電流刺激。伏特用這種方法成功的製成了世界上第一個電池—— 「伏特電堆」。這個「伏特電堆」實際上就是串聯的電池組。它成為早期電學實驗，電報機的電力來源。

義大利物理學家伏打就多次重復了伽伐尼的實驗。作為物理學家，他的注意點主要集中在那兩根金屬上，而不在青蛙的神經上。對於伽伐尼發現的蛙腿抽搐的現象，他想這可能與電有關，但是他認為青蛙的肌肉和神經中是不存在電的，他推想電的流動可能是由兩種不同的金屬相互接觸產生的，與金屬是否接觸活動的或死的動物無關。實驗證明，只要在兩種金屬片中間隔以用鹽水或鹼水浸過的（甚至只要是濕和）硬紙、麻布、皮革或其它海綿狀的東西（他認為這是使實驗成功所必須的），並用金屬線把兩個金屬片連接起來，不管有沒有青蛙的肌肉，都會有電流通過。這就說明電並不是從蛙的組織中產生的，蛙腿的作用只不過相當於一個非常靈敏的驗電器而已。

1836年，英國的丹尼爾對 「伏打電堆」進行了改良。他使用稀硫酸作電解液，解決了電池極化問題，製造出第一個不極化，能保持平衡電流的鋅—銅電池，又稱「丹尼爾電池」。此後，又陸續有去極化效果更好的 「本生電池」和 「格羅夫電池」等問世。但是，這些電池都存在電壓隨使用時間延長而下降的問題。

1860年，法國的普朗泰發明出用鉛做電極的電池。這種電池的獨特之處是，當電池使用一段使電壓下降時，可以給它通以反向電流，使電池電壓回升。因為這種電池能充電，可以反復使用，所以稱它為「 蓄電池」。

然而，無論哪種電池都需在兩個金屬板之間灌裝液體，因此搬運很不方便，特別是蓄電池所用液體是硫酸，在挪動時很危險。

1887年，英國人赫勒森發明了最早的干電池。干電池的電解液為糊狀，不會溢漏，便於攜帶，因此獲得了廣泛應用。

將化學能、光能、熱能、核能等直接轉換為電能的裝置。有化學電池、太陽電池、溫差電池、核電池等。通常所說的電池指化學電池。

電池的性能參數主要有電動勢 、容量、比能量和電阻。電動勢等於單位正電荷由負極通過電池內部移到正極時，電池非靜電力（化學力）所做的功。電動勢取決於電極材料的化學性質，與電池的大小無關。電池所能輸出的總電荷量為電池的容量 ，通常用安培小時作單位。在電池反應中，1千克反應物質所產生的電能稱為電池的理論比能量。電池的實際比能量要比理論比能量小。因為電池中的反應物並不全按電池反應進行，同時電池內阻也要引起電動勢降，因此常把比能量高的電池稱做高能電池。電池的面積越大，其內阻越小 。

電池的種類很多，常用電池主要是干電池、蓄電池，以及體積小的微型電池 。此外，還有金屬-空氣電池、燃料電池以及其他能量轉換電池如太陽電池、溫差電池、核電池等。

干電池 一種使用最廣泛的化學電池。1865年法國人勒克朗謝在伏打電池的基礎上研製了一種碳／二氧化錳／氯化銨溶液／鋅體系的濕電池。經發展，干電池有100餘種。除了鋅 - 錳干電池外，還有鎂 -錳干電池、鋅 - 氧化汞干電池、鋅-氧化銀干電池等 。由於干電池的氧化和還原反應的可逆性很差，用完後一般不能用充電方法使正、負極活性物質恢復到原來狀態，因此干電池又稱為一次電池。最常用的干電池是鋅-錳干電池，有糊式、紙板式、鹼式和疊層式幾種。

糊式鋅-錳干電池 由鋅筒 、電糊層、二氧化錳正極 、炭棒、銅帽等組成。最外面的一層是鋅筒，它既是電池的負極又兼作容器，在放電過程中它要被逐漸溶解；中央是一根起集流作用的碳棒；緊緊環繞著這根碳棒的是一種由深褐色的或黑色的二氧化錳粉與一種導電材料（石墨或乙炔黑）所構成的混合物，它與碳棒一起構成了電池的正極體，也叫炭包。為避免水分的蒸發，干電池的上部用石蠟或瀝青密封 。鋅-錳干電池工作時的電極反應為鋅極：Zn→Zn2+＋2e

碳極:

紙板式鋅-錳干電池 在糊式鋅-錳干電池的基礎上改進而成。它以厚度為 70～100微米的不含金屬雜質的優質牛皮紙為基，用調好的糊狀物塗敷其表面，再經過烘乾製成紙板，以代替糊式鋅-錳干電池中的糊狀電解質層。紙板式鋅-錳干電池的實際放電容量比普通的糊式鋅 -錳干電池要高出2～3倍。標有「高性能」字樣的干電池絕大部分為紙板式。

鹼性鋅 -錳干電池 其電解質由汞齊化的鋅粉、35％的氫氧化鉀溶液再加上一些鈉羧甲基纖維素經糊化而成 。由於氫氧化鉀溶液的凝固點較低、內阻小 ，因此鹼性鋅 -錳干電池能在－20℃溫度下工作，並能大電流放電。鹼性鋅 - 錳干電池可充放電循環40多次，但充電前不能進行深度放電（保留60％～70％的容量），並需嚴格控制充電電流和充電期終的電壓。

疊層式鋅-錳干電池 由幾個結構緊湊的扁平形單體電池疊在一起構成。每一個單體電池均由塑料外殼、鋅皮、導電膜以及隔膜紙、炭餅（正極）組成。隔膜紙是一種吸有電解液的表面有澱粉層的漿層紙，它貼在鋅皮的上面；隔膜紙上面是炭餅。隔膜紙如同糊式干電池的電糊層，起隔離鋅皮負極和炭餅正極的作用。疊層式鋅 - 錳干電池減去了圓筒形糊式干電池串聯組合的麻煩，其結構緊湊、體積小、體積比容量大，但貯存壽命短且內阻較大，因而放電電流不宜過大。

蓄電池 通過充電將電能轉變為化學能貯存起來，使用時再將化學能轉變為電能釋放出來的一種化學電池。其轉變的過程是可逆的。當蓄電池已完全放電或部分放電後，兩電極板表面形成新的化合物，這時若用適當的反向電流通入蓄電池，就可以使在放電過程中形成的化合物還原為原先的活性物質，供下次放電再用，此過程叫充電，即將電能以化學能的形式貯存在蓄電池中。電池接通負載供給外電路電流的過程叫放電 。 蓄電池的充電和放電過程可以重復循環多次，故蓄電池又稱為二次電池 。 按所使用的電解質溶液的不同，蓄電池分為酸性和鹼性兩大類。按正負極板所使用的活性物質材料又有鉛蓄電池、鎘鎳、鐵鎳、銀鋅、鎘銀蓄電池等幾種。鉛蓄電池為酸性電池，後四種為鹼性電池。

鉛蓄電池 由正極板群、負極板群、電解液和容器等組成。充電後的正極板是棕褐色的二氧化鉛（PbO2），負極板是灰色的絨狀鉛（Pb），當兩極板放置在濃度為27％～37％的硫酸( H2SO4 )水溶液中時 ，極板的鉛和硫酸發生化學反應，二價的鉛正離子（ Pb2+）轉移到電解液中，在負極板上留下兩個電子( 2e- )。由於正負電荷的引力，鉛正離子聚集在負極板的周圍，而正極板在電解液中水分子作用下有少量的二氧化鉛（ PbO2 ）滲入電解液，其中兩價的氧離子和水化合，使二氧化鉛分子變成可離解的一種不穩定的物質——氫氧化鉛〔Pb（OH4〕）。氫氧化鉛由4價的鉛正離子（Pb4+）和4個氫氧根〔4（OH）-〕組成。4價的鉛正離子（Pb4+）留在正極板上，使正極板帶正電。由於負極板帶負電，因而兩極板間就產生了一定的電位差，這就是電池的電動勢。當接通外電路，電流即由正極流向負極。在放電過程中，負極板上的電子不斷經外電路流向正極板，這時在電解液內部因硫酸分子電離成氫正離子（H+）和硫酸根負離子（SO42-），在離子電場力作用下，兩種離子分別向正負極移動，硫酸根負離子到達負極板後與鉛正離子結合成硫酸鉛( PbSO2 )。在正極板上，由於電子自外電路流入，而與4價的鉛正離子（Pb4+）化合成 2價的鉛正離子（ Pb2+），並立即與正極板附近的硫酸根負離子結合成硫酸鉛附著在正極上。鉛蓄電池正、負極板在放電過程中的化學反應為

隨著蓄電池的放電，正負極板都受到硫化，同時電解液中的硫酸逐漸減少，而水分增多，從而導致電解液的比重下降在實際使用中，可以通過測定電解液的比重來確定蓄電池的放電程度。在正常使用情況下，鉛蓄電池不宜放電過度，否則將使和活性物質混在一起的細小硫酸鉛晶體結成較大的體，這不僅增加了極板的電阻，而且在充電時很難使它再還原，直接影響蓄池的容量和壽命。鉛蓄電池充電是放電的逆過程。充電時總的化學反應為

鉛蓄電池的工作電壓平穩、使用溫度及使用電流范圍寬、能充放電數百個循環 、貯存性能好 （ 尤其適於乾式荷電貯存）、造價較低，因而應用廣泛。採用新型鉛合金，可改進鉛蓄電池的性能。如用鉛鈣合金作板柵，能保證鉛蓄電池最小的浮充電流、減少添水量和延長其使用壽命；採用鉛鋰合金鑄造正板柵 ，則可減少自放電和滿足密封的需要 。此外，開口式鉛蓄電池要逐步改為密封式，並發展防酸、防爆式和消氫式鉛蓄電池。

鹼性蓄電池 與同容量的鉛蓄電池相比，其體積小，壽命長，能大電流放電，但成本較高。鹼性蓄電池按極板活性材料分為鐵鎳、鎘鎳、鋅銀蓄電池等系列。以鎘鎳蓄電池為例，鹼性蓄電池的工作原理是：蓄電池極板的活性物質在充電後，正極板為氫氧化鎳〔 Ni（OH）3 〕，負極板為金屬鎘（ Cd ）；而 放 電 終 止時，正極 板轉 變為 氫 氧化 亞鎳〔 Ni(OH2)〕， 負極板轉 變 為氫 氧 化鎘〔Cd (OH) 2〕，電解液多選用氫氧化鉀（ KOH）溶液。在充放電過程中總的化

由充放電過程中的化學反應可知，電解液僅作為電流的載體而濃度並不發生變化，因而只能根據電壓的變化來判斷

充放電的程度。鎘鎳密封蓄電池在充電過程中，正極析出氧氣，負極析出氫氣。由於鎘鎳密封蓄電池在製造時負極物質是過的，這就避免了氫氣的發生；而在正極上產生的氧氣，由於電化學作用被負極吸收，因此防止了氣體在蓄電池內部集聚，從而保證了蓄電池在密封條件下正常工作。鎘鎳蓄電池已有了幾十年的歷史，最初用作牽引、起動、照明及信號電源，現代用作內燃機車、飛機的起動及點火電源。60年代製成的密封式電池則用作人造衛星、攜帶式電動工具、應急裝備的電源。鎘鎳蓄電池改進的方向之一是採用雙極性結構，這種結構的內阻很小，適用於脈沖大電流放電，能滿足大功率設備的供電需要；此外，電極採用壓成式、燒結式和箔式。

金屬-空氣電池 以空氣中的氧氣作為正極活性物質，金屬作為負極活性物質的一種高能電池。使用的金屬一般是鎂、鋁、鋅、鎘、鐵等；電解質為水溶液。其中鋅空氣電池已成為成熟的產品。

金屬 -空氣電池具有較高的比能量，這是因為空氣不計算在電池的重量之內。鋅空氣電池的比能量是現生產的電池中最高的，已達 400瓦·小時／千克（Wh／kg），是一種高性能中功率電池，並正向高功率電池的方向發展。目前生產的金屬-空氣電池主要是一次電池；研製中的二次金屬-空氣 電 池 為 采 用 更 換 金 屬 電 極的 機 械 再 充 電電池 。 由於金屬 - 空 氣電池工作時要不斷地供應空氣，因此它不能在密封狀態或缺少空氣的環境中工作。此外，電池中的電解質溶液易受空氣濕度的影響而使電池性能下降；空氣中的氧會透過空氣電極並擴散到金屬電極上，形成腐蝕電池引起自放電 。

燃料電池 只要連續供應化學原料就能發生化學反應 ，而將化學能轉變為電能的電解質電池。這些化學原料在電池內部（一種原料在正極而另一種在負極）發生反應時，必須防止它們直接反應，否則將產生化學短路，不能從反應中獲得電能。適用於燃料電池的化學反應主要是燃燒反應，進入實用階段的只有氫氧燃料電池。由於氫氧燃料電池要使用貴重金屬鉑作電極材料，成本過高，因此這種電池現在僅用作宇宙飛船的電源。燃料電池的轉換效率高、比能高，工作時無雜訊無污染，結構簡單。

其他能量轉換電池 主要有：①太陽電池。將太陽光的能量轉換為光能的裝置，由半導體製成。當太陽光照射電池表面時，半導體PN結的兩側形成電位差。其效率在10％以上。②溫差電池。將兩種金屬接成閉合迴路，並在兩接頭處保持不同溫度時，迴路中就會產生溫差電動勢，這種裝置稱作溫差電偶 。將溫差電偶串聯成溫差電堆時 ，即 構成 溫 差電池。也可用半導體材料製成溫差電池，其溫差效應較強。③核電池。將核能直接轉換成電能的裝置稱做核電池。通常由輻射β射線（高速電子流）的放射性源、收集這些電子的集電器以及絕緣體 3 部分組成。放射性源一端因失去負電而成為正極，集電器一端得到負電成為負極，兩電極間形成電位差。這種核電池電壓高，但電流小

5. 人們是怎麼發明伏特電池;

1799年，伏特把一抄塊鋅板和一塊銀板浸在鹽水裡，發現連接兩塊金屬的導線中有電流通過。於是，他就把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片，平疊起來。用手觸摸兩端時，會感到強烈的電流刺激。伏特用這種方法成功的製成了世界上第一個電池——「伏特電堆」。這個「伏特電堆」實際上就是串聯的電池組。它成為早期電學實驗，電報機的電力來源。

6. 電池的發明以及電池工業的發展史

電池

不管製造這個粘土瓶的祖先是否知道有關靜電的事情，但可以確定的是古希臘人絕對知道。他們曉得如果磨擦一塊琥珀，就能吸引輕的物體。亞里斯多德(Aristotle)也知道有磁石這種東西，它是一種具有強大磁力能吸引鐵和金屬的礦石。

1780年的一天，義大利解剖學家伽伐尼在做青蛙解剖時，兩手分別拿著不同的金屬器械，無意中同時碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，彷彿受到電流的刺激，而只用一種金屬器械去觸動青蛙，卻並無此種反就。伽伐尼認為，出現這種現象是因為動物軀體內部產生的一種電，他稱之為 「生物電」。伽伐尼於1791年將此實驗結果寫成論文，公布於學術界。

伽伐尼的發現引起了物理學家們極大興趣，他們競相重復枷伐尼的實驗，企圖找到一種產生電流的方法，義大利物理學家伏特在多次實驗後認為：伽伐尼的 「生物電」之說並不正確，青蛙的肌肉之所以能產生電流，大概是肌肉中某種液體在起作用。為了論證自己的觀點，伏特把兩種不同的金屬片浸在各種溶液中進行試驗。結果發現，這兩種金屬片中，只要有一種與溶液發生了化學反應，金屬片之間就能夠產生電流。

1799年，伏特把一塊鋅板和一塊銀板浸在鹽水裡，發現連接兩塊金屬的導線中有電流通過。於是，他就把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片，平疊起來。用手觸摸兩端時，會感到強烈的電流刺激。伏特用這種方法成功的製成了世界上第一個電池—— 「伏特電堆」。這個「伏特電堆」實際上就是串聯的電池組。它成為早期電學實驗，電報機的電力來源。

義大利物理學家伏打就多次重復了伽伐尼的實驗。作為物理學家，他的注意點主要集中在那兩根金屬上，而不在青蛙的神經上。對於伽伐尼發現的蛙腿抽搐的現象，他想這可能與電有關，但是他認為青蛙的肌肉和神經中是不存在電的，他推想電的流動可能是由兩種不同的金屬相互接觸產生的，與金屬是否接觸活動的或死的動物無關。實驗證明，只要在兩種金屬片中間隔以用鹽水或鹼水浸過的（甚至只要是濕和）硬紙、麻布、皮革或其它海綿狀的東西（他認為這是使實驗成功所必須的），並用金屬線把兩個金屬片連接起來，不管有沒有青蛙的肌肉，都會有電流通過。這就說明電並不是從蛙的組織中產生的，蛙腿的作用只不過相當於一個非常靈敏的驗電器而已。

1836年，英國的丹尼爾對 「伏打電堆」進行了改良。他使用稀硫酸作電解液，解決了電池極化問題，製造出第一個不極化，能保持平衡電流的鋅—銅電池，又稱「丹尼爾電池」。此後，又陸續有去極化效果更好的 「本生電池」和 「格羅夫電池」等問世。但是，這些電池都存在電壓隨使用時間延長而下降的問題。

1860年，法國的普朗泰發明出用鉛做電極的電池。這種電池的獨特之處是，當電池使用一段使電壓下降時，可以給它通以反向電流，使電池電壓回升。因為這種電池能充電，可以反復使用，所以稱它為「 蓄電池」。

然而，無論哪種電池都需在兩個金屬板之間灌裝液體，因此搬運很不方便，特別是蓄電池所用液體是硫酸，在挪動時很危險。

1887年，英國人赫勒森發明了最早的干電池。干電池的電解液為糊狀，不會溢漏，便於攜帶，因此獲得了廣泛應用。

將化學能、光能、熱能、核能等直接轉換為電能的裝置。有化學電池、太陽電池、溫差電池、核電池等。通常所說的電池指化學電池。

電池的性能參數主要有電動勢 、容量、比能量和電阻。電動勢等於單位正電荷由負極通過電池內部移到正極時，電池非靜電力（化學力）所做的功。電動勢取決於電極材料的化學性質，與電池的大小無關。電池所能輸出的總電荷量為電池的容量 ，通常用安培小時作單位。在電池反應中，1千克反應物質所產生的電能稱為電池的理論比能量。電池的實際比能量要比理論比能量小。因為電池中的反應物並不全按電池反應進行，同時電池內阻也要引起電動勢降，因此常把比能量高的電池稱做高能電池。電池的面積越大，其內阻越小 。

電池的種類很多，常用電池主要是干電池、蓄電池，以及體積小的微型電池 。此外，還有金屬-空氣電池、燃料電池以及其他能量轉換電池如太陽電池、溫差電池、核電池等。

干電池 一種使用最廣泛的化學電池。1865年法國人勒克朗謝在伏打電池的基礎上研製了一種碳／二氧化錳／氯化銨溶液／鋅體系的濕電池。經發展，干電池有100餘種。除了鋅 - 錳干電池外，還有鎂 -錳干電池、鋅 - 氧化汞干電池、鋅-氧化銀干電池等 。由於干電池的氧化和還原反應的可逆性很差，用完後一般不能用充電方法使正、負極活性物質恢復到原來狀態，因此干電池又稱為一次電池。最常用的干電池是鋅-錳干電池，有糊式、紙板式、鹼式和疊層式幾種。

糊式鋅-錳干電池 由鋅筒 、電糊層、二氧化錳正極 、炭棒、銅帽等組成。最外面的一層是鋅筒，它既是電池的負極又兼作容器，在放電過程中它要被逐漸溶解；中央是一根起集流作用的碳棒；緊緊環繞著這根碳棒的是一種由深褐色的或黑色的二氧化錳粉與一種導電材料（石墨或乙炔黑）所構成的混合物，它與碳棒一起構成了電池的正極體，也叫炭包。為避免水分的蒸發，干電池的上部用石蠟或瀝青密封 。鋅-錳干電池工作時的電極反應為鋅極：Zn→Zn2+＋2e

碳極:

紙板式鋅-錳干電池 在糊式鋅-錳干電池的基礎上改進而成。它以厚度為 70～100微米的不含金屬雜質的優質牛皮紙為基，用調好的糊狀物塗敷其表面，再經過烘乾製成紙板，以代替糊式鋅-錳干電池中的糊狀電解質層。紙板式鋅-錳干電池的實際放電容量比普通的糊式鋅 -錳干電池要高出2～3倍。標有「高性能」字樣的干電池絕大部分為紙板式。

鹼性鋅 -錳干電池 其電解質由汞齊化的鋅粉、35％的氫氧化鉀溶液再加上一些鈉羧甲基纖維素經糊化而成 。由於氫氧化鉀溶液的凝固點較低、內阻小 ，因此鹼性鋅 -錳干電池能在－20℃溫度下工作，並能大電流放電。鹼性鋅 - 錳干電池可充放電循環40多次，但充電前不能進行深度放電（保留60％～70％的容量），並需嚴格控制充電電流和充電期終的電壓。

疊層式鋅-錳干電池 由幾個結構緊湊的扁平形單體電池疊在一起構成。每一個單體電池均由塑料外殼、鋅皮、導電膜以及隔膜紙、炭餅（正極）組成。隔膜紙是一種吸有電解液的表面有澱粉層的漿層紙，它貼在鋅皮的上面；隔膜紙上面是炭餅。隔膜紙如同糊式干電池的電糊層，起隔離鋅皮負極和炭餅正極的作用。疊層式鋅 - 錳干電池減去了圓筒形糊式干電池串聯組合的麻煩，其結構緊湊、體積小、體積比容量大，但貯存壽命短且內阻較大，因而放電電流不宜過大。

蓄電池 通過充電將電能轉變為化學能貯存起來，使用時再將化學能轉變為電能釋放出來的一種化學電池。其轉變的過程是可逆的。當蓄電池已完全放電或部分放電後，兩電極板表面形成新的化合物，這時若用適當的反向電流通入蓄電池，就可以使在放電過程中形成的化合物還原為原先的活性物質，供下次放電再用，此過程叫充電，即將電能以化學能的形式貯存在蓄電池中。電池接通負載供給外電路電流的過程叫放電 。 蓄電池的充電和放電過程可以重復循環多次，故蓄電池又稱為二次電池 。 按所使用的電解質溶液的不同，蓄電池分為酸性和鹼性兩大類。按正負極板所使用的活性物質材料又有鉛蓄電池、鎘鎳、鐵鎳、銀鋅、鎘銀蓄電池等幾種。鉛蓄電池為酸性電池，後四種為鹼性電池。

鉛蓄電池 由正極板群、負極板群、電解液和容器等組成。充電後的正極板是棕褐色的二氧化鉛（PbO2），負極板是灰色的絨狀鉛（Pb），當兩極板放置在濃度為27％～37％的硫酸( H2SO4 )水溶液中時 ，極板的鉛和硫酸發生化學反應，二價的鉛正離子（ Pb2+）轉移到電解液中，在負極板上留下兩個電子( 2e- )。由於正負電荷的引力，鉛正離子聚集在負極板的周圍，而正極板在電解液中水分子作用下有少量的二氧化鉛（ PbO2 ）滲入電解液，其中兩價的氧離子和水化合，使二氧化鉛分子變成可離解的一種不穩定的物質——氫氧化鉛〔Pb（OH4〕）。氫氧化鉛由4價的鉛正離子（Pb4+）和4個氫氧根〔4（OH）-〕組成。4價的鉛正離子（Pb4+）留在正極板上，使正極板帶正電。由於負極板帶負電，因而兩極板間就產生了一定的電位差，這就是電池的電動勢。當接通外電路，電流即由正極流向負極。在放電過程中，負極板上的電子不斷經外電路流向正極板，這時在電解液內部因硫酸分子電離成氫正離子（H+）和硫酸根負離子（SO42-），在離子電場力作用下，兩種離子分別向正負極移動，硫酸根負離子到達負極板後與鉛正離子結合成硫酸鉛( PbSO2 )。在正極板上，由於電子自外電路流入，而與4價的鉛正離子（Pb4+）化合成 2價的鉛正離子（ Pb2+），並立即與正極板附近的硫酸根負離子結合成硫酸鉛附著在正極上。鉛蓄電池正、負極板在放電過程中的化學反應為

隨著蓄電池的放電，正負極板都受到硫化，同時電解液中的硫酸逐漸減少，而水分增多，從而導致電解液的比重下降在實際使用中，可以通過測定電解液的比重來確定蓄電池的放電程度。在正常使用情況下，鉛蓄電池不宜放電過度，否則將使和活性物質混在一起的細小硫酸鉛晶體結成較大的體，這不僅增加了極板的電阻，而且在充電時很難使它再還原，直接影響蓄池的容量和壽命。鉛蓄電池充電是放電的逆過程。充電時總的化學反應為

鉛蓄電池的工作電壓平穩、使用溫度及使用電流范圍寬、能充放電數百個循環 、貯存性能好 （ 尤其適於乾式荷電貯存）、造價較低，因而應用廣泛。採用新型鉛合金，可改進鉛蓄電池的性能。如用鉛鈣合金作板柵，能保證鉛蓄電池最小的浮充電流、減少添水量和延長其使用壽命；採用鉛鋰合金鑄造正板柵 ，則可減少自放電和滿足密封的需要 。此外，開口式鉛蓄電池要逐步改為密封式，並發展防酸、防爆式和消氫式鉛蓄電池。

鹼性蓄電池 與同容量的鉛蓄電池相比，其體積小，壽命長，能大電流放電，但成本較高。鹼性蓄電池按極板活性材料分為鐵鎳、鎘鎳、鋅銀蓄電池等系列。以鎘鎳蓄電池為例，鹼性蓄電池的工作原理是：蓄電池極板的活性物質在充電後，正極板為氫氧化鎳〔 Ni（OH）3 〕，負極板為金屬鎘（ Cd ）；而 放 電 終 止時，正極 板轉 變為 氫 氧化 亞鎳〔 Ni(OH2)〕， 負極板轉 變 為氫 氧 化鎘〔Cd (OH) 2〕，電解液多選用氫氧化鉀（ KOH）溶液。在充放電過程中總的化

由充放電過程中的化學反應可知，電解液僅作為電流的載體而濃度並不發生變化，因而只能根據電壓的變化來判斷

充放電的程度。鎘鎳密封蓄電池在充電過程中，正極析出氧氣，負極析出氫氣。由於鎘鎳密封蓄電池在製造時負極物質是過的，這就避免了氫氣的發生；而在正極上產生的氧氣，由於電化學作用被負極吸收，因此防止了氣體在蓄電池內部集聚，從而保證了蓄電池在密封條件下正常工作。鎘鎳蓄電池已有了幾十年的歷史，最初用作牽引、起動、照明及信號電源，現代用作內燃機車、飛機的起動及點火電源。60年代製成的密封式電池則用作人造衛星、攜帶式電動工具、應急裝備的電源。鎘鎳蓄電池改進的方向之一是採用雙極性結構，這種結構的內阻很小，適用於脈沖大電流放電，能滿足大功率設備的供電需要；此外，電極採用壓成式、燒結式和箔式。

金屬-空氣電池 以空氣中的氧氣作為正極活性物質，金屬作為負極活性物質的一種高能電池。使用的金屬一般是鎂、鋁、鋅、鎘、鐵等；電解質為水溶液。其中鋅

7. 電的發明過程

電的發明過程
早在兩千五百多年以前，古希臘人『泰勒斯』（Thales,640-546B.C.）發現琥珀的摩擦會吸引絨毛或木屑，他將這種現象稱為靜電(static electricITy)，並第一個提出了『電』這個詞。而英文中的電（Electricity）在古希臘文的意思就是「琥珀」(amber)。希臘文的靜電為(elektron) 。泰勒斯對電現象進行了深入研究，將電解釋為陰陽兩極現象。
公元1600年，英國人吉爾伯特（1544～1603）對電現象做了多年的實驗，他發明了驗電器，這為後來人們對電進行更科學的研究提供了試驗基礎，並以希臘語定義「electron」(電子)一詞。他發現了「電力」，「電吸引」等許多科學現象，並最先使用了「電力」、「電吸引」等專用術語。
吉爾伯特是世界上第一個從系統的科學原理上來研究電現象的人，因此許多人稱他是電學研究之父。在吉爾伯特之後的200年中，又有很多人做過多次試驗，不斷地積累對電的現象的認識。
1734年，法國人杜伐發現了同號電相互排斥、異號電相互吸引的現象。
1745年，普魯士（德國的前身）的一位副主教克萊斯特在實驗中發現了放電現象。
18世紀中葉，在大洋彼岸的美國，大電學家富蘭克林又做了多次實驗，進一步揭示了電的性質，並提出了電流這一術語。
富蘭克林對電學的另一重大貢獻，就是通過1752年著名的風箏實驗，「捕捉天電」，證明天空的閃電和地面上的電是一回事。他用金屬絲把一個很大的風箏放到雲層里去。金屬絲的下端接了一段繩子，另在金屬絲上還掛了一串鑰匙。當時富蘭克林一手拉住繩子，用另一手輕輕觸及鑰匙。於是他立即感到一陣猛烈的沖擊（電擊），同時還看到手指和鑰匙之間產生了小火花。這個實驗表明：被雨水濕透了的風箏的金屬線變成了導體，把空中閃電的電荷引到手指與鑰匙之間。這在當時是一件轟動一時的大事。一年後富蘭克林製造出了世界上第一個避雷針。
電流現象的研究，對於人們深入研究電學和電磁現象有著重要的意義。最早開始電流研究的是義大利的解剖學教授伽伐尼（1737－1798）。伽伐尼的發現源自於1780年的一次極為普通的閃電現象。閃電使伽伐尼解剖室內桌子上與鉗子和鑷子環連接觸的一隻青蛙腿發生痙攣現象。嚴謹的科學態度，使他沒有放棄對這個「偶然」的奇怪現象的研究。他花費了整整12年的時間，研究象青蛙腿這種肌肉運動中的電氣作用。最後，他發現如果使神經和肌肉同兩種不同的金屬（例如銅絲和鐵絲）接觸，青蛙腿就會發生痙攣。這種現象是在一種電流迴路中產生的現象。但是，伽伐尼對這種電流現象的產生原因仍然未能回答，他認為蛙腿的痙攣現象是「動物電」的表現，由金屬絲構成的迴路只是一個放電迴路。
伽伐尼的看法在當時的科學界中引起了巨大的反響，但是，另一位義大利科學家伏打（1745～1827）不同意伽伐尼的看法，他認為電存在於金屬之中，而不是存在於肌肉中，兩種明顯不同的意見引起了科學界的爭論，並使科學界分成兩大派。
1800年春季，有關電流起因的爭論有了進一步的突破。義大利人『亞歷山大.伏打』發明了著名的「伏打電池」。這種電池是由一系列圓形鋅片和銀片相互交迭而成的裝置，在每一對銀片和鋅片之間，用一種在鹽水或其他導電溶液中浸過的紙板隔開。銀片和鋅片是兩種不同的金屬，鹽水或其他導電溶液作為電解液，它們構成了電流迴路。這是一種比較原始的電池，是由很多銀鋅電池連接而成的電池組。但在當時，伏打能發明這種電池確是很不容易的。
伏打電池的發明使人們第一次獲得了可以人為控制的持續電流，為今後電流現象的研究提供了物質基礎，也為電流效應的應用打開了前景，並很快成為進行電磁學和化學研究的有力工具。
過程簡介
1600年， 英國 吉爾伯特(William Gilbert,1603-1640)發明了驗電器，這為後來人們對電的研究提供了試驗基礎，並以古希臘語定義「electron」(電子)一詞。
1660年 德國 朱利克( Ott von Guerick,1602-1686)製造摩擦起電機。
1703年 荷蘭商人從塞倫島將加熱後能產生電的石頭帶到日本。
1729年 英國 格雷(Gray,-1736)認為物質可分導體與絕緣體。
1732年 美國 富蘭克林主張電為一流體說。
1733年 法國 迪非(Deffe, 1698-1739)發現正負電並提出電為二流體說。
1744年 荷蘭 莫欣普克(Pieter von Musschenbroek)發明來頓瓶。
1752年 美國 富蘭克林(Franklin,1706-1790)用風箏實驗，證明雷和摩擦電性質相同，因而發明避雷針。
1753年 英國 約翰(John Canton,1718-1772)發現靜感應裝置，向皇家協會報告靜電感應。
1772年 義大利 加凡尼(Galvani,1737-1798)提出帶電體間的平方反比定律、介電常數概念。
1775年 義大利 伏特設計起電盤。
1779年 法國 庫侖提出摩擦定律。
1780年 義大利 加凡尼(Galvani,1737-1798)發現兩種不同金屬相碰會產生，並稱為動物電。
1785年 法國 庫侖(Columb,1736-1806)發現帶電體相互間之靜電平方反比定律及磁極間之磁力，是為所謂之庫侖定律。
1799年 義大利 伏特(Volta,1745-1827)發明電堆及電池。
1800年 義大利 伏特在英國皇家協會發表關於伏打電池的論文。
1821年 英國人『法拉第』完成了一項重大的電發明。在這兩年之前，奧斯特已發現如果電路中有電流通過，它附近的普通羅盤的磁針就會發生偏移。法拉第從中得到啟發，認為假如磁鐵固定，電線圈就可能會運動。根據這種設想，他成功地發明了一種簡單的裝置。在裝置內，只要有電流通過線路，線路就會繞著一塊磁鐵不停地轉動。事實上法拉第發明的是第一台電動機，是第一台使用電流將物體運動的裝置。雖然裝置簡陋，但它卻是今天世界上使用的所有電動機的祖先。
1831年，法拉第制出了世界上最早的第一台發電機。他發現第一塊磁鐵穿過一個閉合線路時，線路內就會有電流產生，這個效應叫電磁感應。一般認為法拉第的電磁感應定律是他的一項最偉大的貢獻。
1866年德國人西門子（Siemens）製成世界上第一台大功率發電機。

8. 電池是怎麼發明的簡單回答

伏打學生時代就會對自然科學有濃厚興趣。伏打自1765年開始從事靜電實驗研究，1769年發表靜電學著作《論電的吸引》。1775年發明樹脂起電盤，1781年發明靈敏的麥秸驗電器。1782年建立了導體電容C、電荷Q及其電勢V之間的關系式。伏打在科學上的主要貢獻是發明伏打電堆。當他得悉伽伐尼「動物電」的實驗消息後，於1791年著手研究這一現象。經過大量實驗，他否定了「動物電」學說，提出了電的「接觸」學說，指出伽伐尼電產生於兩種不同金屬的接觸。在這項研究的基礎上，他提出了著名的「伏打序列」。他稱金屬為第一類導體，濕物體為第二類導體，如果迴路中同時存在兩類導體，就能夠產生電流。1800年初，他發現了能夠十分明顯地增強該效應的方法，從而發明了「伏打電堆」。1800年3月20日他宣布了這項發明，引起極大轟動。這是第一個可以產生穩定、持續電流的裝置，為電學研究開創了新局面。1801年拿破崙一世召他到巴黎表演電堆實驗，授予他金質獎章和伯爵稱號； 1803年當選為法國科學院外國院士。1819年退休後回到故鄉科莫。1827年3月5日在該地逝世。

9. 電池的發展歷程

在古代，人類有可能已經不斷地在研究和測試「電」這種東西了。一個被認為有數千年歷史的粘土瓶在1932年於伊拉克的巴格達附近被發現。它有一根插在銅制圓筒里的鐵條－可能是用來儲存靜電用的，然而瓶子的秘密可能永遠無法被揭曉。不管製造這個粘土瓶的祖先是否知道有關靜電的事情，但可以確定的是古希臘人絕對知道。他們曉得如果摩擦一塊琥珀，就能吸引輕的物體。在十八世紀的四五十年代，發電裝置的改善和大氣電現象的研究，吸引了物理學家們的廣泛興趣，
1745年，普魯士的克萊斯特利用導線將摩擦所起的電引向裝有鐵釘的玻璃瓶。當他用手觸及鐵釘時，受到猛烈的一擊。
可能是在這個發現的啟發下，荷蘭萊頓大學的馬森布羅克在1746年發明了收集電荷的「萊頓瓶」。因為他看到好不容易收集的電卻很容易地在空氣中逐漸消失，他想尋找一種保存電的方法。有一天，他用一支槍管懸在空中，用起電機與槍管連著，另用一根銅線從槍管中引出，浸入一個盛有水的玻璃瓶中，他讓一個助手一隻手握著玻璃瓶，馬森布羅克在一旁使勁搖動起電機。這時他的助手不小心將中另一隻手與槍管碰上，他猛然感到一次強烈的電擊，喊了起來。馬森布羅克於是與助手互換了一下，讓助手搖起電機，他自己一手拿水瓶子，另一隻手去碰槍管。
1780年，義大利解剖學家伽伐尼（Luigi Galvani）在做青蛙解剖時，兩手分別拿著不同的金屬器械，無意中同時碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，彷彿受到電流的刺激，而如果只用一種金屬器械去觸動青蛙，就無此種反應。伽伐尼認為，出現這種現像是因為動物軀體內部產生的一種電，他稱之為「生物電」。
伽伐尼的發現引起了物理學家們極大興趣的，他們競相重復枷伐尼的實驗，企圖找到一種產生電流的方法，義大利物理學家伏特在多次實驗後認為：伽伐尼的「生物電」之說並不正確，青蛙的肌肉之所以起作用。為了論證自己的觀點，伏特把兩種不同的金屬片浸在各種溶液中進行試驗。結果發現，這兩種金屬片中，只要有一種與溶液發生了化學反應，金屬片之間就能夠產生電流。
1799年，義大利物理學家伏特把一塊鋅板和一塊錫板浸在鹽水裡，發現連接兩塊金屬的導線中有電流通過。於是，他就把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片，平疊起來。用手觸摸兩端時，會感到強烈的電流刺激。伏特用這種方法成功地製成了世界上第一個電池──「伏特電堆」。這個「伏特電堆」實際上就是串聯的電池組。它成為早期電學實驗，電報機的電力來源。
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，解決了電池極化問題，製造出第一個不極化，能保持平衡電流的鋅─銅電池此後，這些電池都存在電壓隨著使用時間延長而下降的問題。
當電池使用一段時間後電壓下降時，電池電壓回升。因為這種電池能充電，可以反復使用，所以稱它為「蓄電池」。
然而，無論哪種電池都需在兩個金屬板之間灌裝液體，因此搬運很不方便，特別是蓄電池所用液體是硫酸，在挪動時很危險。
也是在1860年，法國的雷克蘭士（GeorgeLeclanche）還發明了世界廣受使用的電池（碳鋅電池）的前身。它的負極是鋅和汞的合金棒（鋅－伏特原型電池的負極，經證明是作為負極製作材料的最佳金屬之一），而它的正極是以一個多孔的杯子盛裝著碾碎的二氧化錳和碳的混合物。在此混合物中插有一根碳棒作為電流收集器。負極棒和正極杯都被浸在作為電解液的氯化銨溶液中。此系統被稱為「濕電池」。雷克蘭士製造的電池雖然簡陋但卻便宜，所以一直到1880年才被改進的「干電池」取代。負極被改進成鋅罐（即電池的外殼），電解液變為糊狀而非液體，基本上這就是現在我們所熟知的碳鋅電池。
1887年，英國人赫勒森發明了最早的干電池。干電池的電解液為糊狀，不會溢漏，便於攜帶，因此獲得了廣泛應用。
1890年愛迪生（Thomas Edison）發明可充電鐵鎳電池。