電池從本質(zhì)上來看,就是一種能夠?qū)Υ娴幕瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)備,
電池就是一個(gè)小型的化學(xué)反應(yīng)器,通過反應(yīng)產(chǎn)生高能電子,用以注入外部設(shè)備之中;如單純從化學(xué)電源角度來看,電池可分為原電池、蓄電池、儲備電池和燃料電池;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,那么你對電池技術(shù)歷史知多少?電池技術(shù)未來走向哪里?電動汽車電池技術(shù)現(xiàn)狀及未來趨勢如何?
1、電池技術(shù)萌芽階段
電池技術(shù)是一項(xiàng)偉大的發(fā)明,有著精彩而悠久的歷史,最早的原始電池可以追溯到公元前250年,美索不達(dá)亞文明首次出現(xiàn)的巴格達(dá)電池,電池英文“Battery”首次出現(xiàn)在1749年,它由美國發(fā)明家本杰明*富蘭克林首次使用,當(dāng)時(shí)他使用了一組串聯(lián)的電容器來進(jìn)行電學(xué)實(shí)驗(yàn)。
1786年,意大利解剖學(xué)家伽伐尼在做青蛙解剖時(shí),發(fā)現(xiàn)生物電,并公布于學(xué)術(shù)界,1800年,伏打受到伽伐尼青蛙實(shí)驗(yàn)的啟發(fā),用銅、錫、食鹽水為材料成功地制造了伏打電池,1836年,英國的丹尼爾對“伏特電堆”進(jìn)行了改良。他使用稀硫酸作電解液,解決了電池極化問題,制造出第一個(gè)不極化,能保持平衡電流的鋅─銅電池,又稱“丹尼爾電池”。
1860年,法國的普朗泰發(fā)明出用鉛做電極的電池,也是蓄電池的前身;與此同時(shí),法國的雷克蘭士發(fā)明了碳鋅電池,讓電池技術(shù)走向了干電池領(lǐng)域,由此迎來了電池技術(shù)的商用階段。
2、電池技術(shù)商用階段
電池技術(shù)商用始于干電池,它由英國人赫勒森在1887年發(fā)明,并于1896年在美國批量生產(chǎn),與此同時(shí),Thomas Edison在1890年發(fā)明可充電的鐵鎳電池,也于1910年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)。
至此以后,得力于商業(yè)化驅(qū)動,電池技術(shù)迎來了突飛猛進(jìn)的時(shí)代,Thomas Edison在1914年發(fā)明堿性電池,Schlecht and Akermann 在1934年發(fā)明鎳鎘電池?zé)Y(jié)極板,Neumann在1947年開發(fā)出密封鎳鎘電池, Lew Urry (Energizer)在1949年 開發(fā)出小型堿性電池,由此迎來堿性電池時(shí)代。
進(jìn)入1970年代以后,電池技術(shù)受能源危機(jī)的影響,逐步往物理電源方向發(fā)展,除了1954年就出現(xiàn)了的太陽能電池技術(shù)持續(xù)進(jìn)步外,鋰電池和鎳氫電池也逐步被發(fā)明和商業(yè)應(yīng)用,如我國在1987年實(shí)現(xiàn)鋰電池的商業(yè)化生產(chǎn),1995年鎳氫電池商業(yè)化生產(chǎn)初具規(guī)模。
3、電池技術(shù)未來趨勢?
進(jìn)入21世紀(jì)以后,許多國家都開始制定中長期的太陽能開發(fā)計(jì)劃,如美國的國家光伏計(jì)劃、日本的陽光計(jì)劃以及中國的西部省區(qū)無電鄉(xiāng)通電計(jì)劃,太陽能應(yīng)用技術(shù)會從單晶硅和高級器件、薄膜光伏技術(shù)、PVMaT、光伏組件以及系統(tǒng)性能和工程、光伏應(yīng)用和市場開發(fā)等5個(gè)領(lǐng)域逐步深入。
為此,太陽能電池技術(shù)也取得了長足的進(jìn)步,其一體現(xiàn)在硅太陽能電池的進(jìn)步,它分為單晶硅太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池三種,當(dāng)前單晶硅太陽能技最為成熟,但是由于單晶硅成本價(jià)格高,會逐步被多晶硅薄膜太陽能電池取代,不過最有前途的還是非晶硅薄膜太陽能電池;其二,納米晶太陽能電池正逐步走入人們的視野,它以極低的制作成本和簡單的工藝,卻能收獲穩(wěn)定的性能,其制作成本僅為硅太陽電池的1/5~1/10.壽命能達(dá)到20年以上。
4、電動汽車電池未來如何?
從以上電池技術(shù)發(fā)展歷史來看,電池技術(shù)正在往新材料和清潔能源的方向發(fā)展,也取得重大的突破,但是在商業(yè)應(yīng)用上卻很少,其主要原因在于不能兌現(xiàn)低成本和多容量的承諾;
因此,當(dāng)前電動汽車用蓄電池研究仍集中在鋰電池,其次為鉛酸電池、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系統(tǒng)專利申請數(shù)量居全球前兩位。
尤其是特斯拉和松下的密切合作,并沒有刻意改變電池的材料,即采用的依舊是鋰電池,僅僅通過提升效率和改進(jìn)生產(chǎn),就能根據(jù)汽車需求進(jìn)行電池優(yōu)化,這說明制造業(yè)與工程技術(shù)密切結(jié)合,是促進(jìn)電池技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用一條可用途徑。
但是鋰電池的進(jìn)步空間有限,鋰電池生產(chǎn)費(fèi)用高昂,鋰電池的使用以及回收會帶來一定環(huán)境污染,再加上鋰礦在全球分布不均,如電動汽車都采用鋰電池,依舊會出現(xiàn)受制于產(chǎn)鋰國的情況,這與燃油車現(xiàn)狀如出一轍。
因此,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(fā)展,如太陽能、風(fēng)能、水能、硅材料、納米晶等,才是一勞永逸解決電池高成本、環(huán)境污染和能源危機(jī)的最佳途徑。
總結(jié)
電池技術(shù)有著悠久的歷史,從最初的萌芽,到逐步商業(yè)應(yīng)用,正走在新材料和新能源發(fā)展道路上,但是電池新技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用卻是一個(gè)難題,體現(xiàn)在無法兌現(xiàn)低成本和高容量電池制作上,因此當(dāng)前電動汽車用蓄電池仍舊集中在鋰電池,但是鋰電池技術(shù)進(jìn)步空間有限,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(fā)展。 (責(zé)任編輯:admin)
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