電池發(fā)展歷史

1800年

AlessandroVolta發(fā)明世界上第一個(gè)電池.

1802年

Dr.WilliamCruikshank設(shè)計(jì)了第一個(gè)便于生產(chǎn)制造的電池.

1836年

JohnDaniell為提供穩(wěn)定的放電電流，對(duì)電池做了改進(jìn)

1859年

GastonPlanté發(fā)明可充電的鉛酸電池.

1868年

GeorgeLeclanché開發(fā)出使用電解液的電池

1881年

J.A.Thiebaut取得干電池專利.

1888年

Dr.Gassner開發(fā)出第一個(gè)干電池.

1890年

ThomasEdison發(fā)明可充電的鐵鎳電池

1896年

在美國(guó)批量生產(chǎn)干電池

1896年

發(fā)明D型電池.

1899年

WaldmarJungner發(fā)明鎳鎘電池.

1910年

可充電的鐵鎳電池商業(yè)化生產(chǎn)

1911年

我國(guó)建廠生產(chǎn)干電池和鉛酸蓄電池（上海交通部電池廠）

1914年

ThomasEdison發(fā)明堿性電池.

1934年

SchlechtandAkermann發(fā)明鎳鎘電池?zé)Y(jié)極板.

1947年

Neumann開發(fā)出密封鎳鎘電池.

1949年

LewUrry(Energizer)開發(fā)出小型堿性電池.

1954年

GeraldPearson,CalvinFullerandDarylChapin開發(fā)出太陽(yáng)能電池.

1956年

Energizer.制造第一個(gè)9伏電池

1956年

我國(guó)建設(shè)第一個(gè)鎳鎘電池工廠（風(fēng)云器材廠（755廠））

1960前后

UnionCarbide.商業(yè)化生產(chǎn)堿性電池，我國(guó)開始研究堿性電池（西安慶華廠等三家合作研發(fā)）

1970前后

出現(xiàn)免維護(hù)鉛酸電池.

1970前后

一次鋰電池實(shí)用化.

1976年

PhilipsResearch的科學(xué)家發(fā)明鎳氫電池.

1980前后

開發(fā)出穩(wěn)定的用于鎳氫電池的合金.

1983年

我國(guó)開始研究鎳氫電池（南開大學(xué)）

1987年

我國(guó)改進(jìn)鎳鎘電池工藝，采用發(fā)泡鎳，電池容量提升40％

1987前

我國(guó)商業(yè)化生產(chǎn)一次鋰電池

1989年

我國(guó)鎳氫電池研究列入國(guó)家計(jì)劃

1990前

出現(xiàn)角型（口香糖型）電池，

1990前后

鎳氫電池商業(yè)化生產(chǎn).

1991年

Sony.可充電鋰離子電池商業(yè)化生產(chǎn)

1992年

KarlKordesch,JosefGsellmannandKlausTomantschger取得堿性充電電池專利

1992年

BatteryTechnologies,Inc.生產(chǎn)堿性充電電池

1995年

我國(guó)鎳氫電池商業(yè)化生產(chǎn)初具規(guī)模

1999年

可充電鋰聚合物電池商業(yè)化生產(chǎn)

2000年

我國(guó)鋰離子電池商業(yè)化生產(chǎn)

2000后

燃料電池，太陽(yáng)能電池成為全世界矚目的新能源發(fā)展問(wèn)題的焦點(diǎn)

電池的發(fā)展史由1836年丹尼爾電池的誕生到1859年鉛酸電池的發(fā)明，至1883年發(fā)明了氧化銀電池，1888年實(shí)現(xiàn)了電池的商品化，1899年發(fā)明了鎳-鎘電池，1901年發(fā)明了鎳-鐵電池，進(jìn)入20世紀(jì)后，電池理論和技術(shù)處于一度停滯時(shí)期。但在第二次世界大戰(zhàn)之后，電池技術(shù)又進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。首先是為了適應(yīng)重負(fù)荷用途的需要，發(fā)展了堿性鋅錳電池，1951年實(shí)現(xiàn)了鎳-鎘電池的密封化。1958年Harris提出了采用有機(jī)電解液作為鋰一次電池的電解質(zhì)，20世紀(jì)70年代初期便實(shí)現(xiàn)了特種和民用。隨后基于環(huán)?？紤]，研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向蓄電池。鎳-鎘電池在20世紀(jì)初實(shí)現(xiàn)商品化以后，在20世紀(jì)80年代得到迅速發(fā)展。

隨著人們環(huán)保意識(shí)的日益增加，鉛、鎘等有毒金屬的使用日益受到限制，因此需要尋找新的可代替?zhèn)鹘y(tǒng)鉛酸電池和鎳-鎘電池的可充電電池。鋰離子電池自然成為有力的候選者之一。

1990年前后發(fā)明了鋰離子電池。1991年鋰離子電池實(shí)現(xiàn)商品化。1995年發(fā)明了聚合物鋰離子電池，（采用凝膠聚合物電解質(zhì)為隔膜和電解質(zhì)）1999年開始商品化。現(xiàn)代社會(huì)電池的使用范圍已經(jīng)由40年代的手電筒、收音機(jī)、汽車、和摩托車的啟動(dòng)電源發(fā)展到現(xiàn)在的40-50種用途。小到從電子表手表、CD唱機(jī)、移動(dòng)電話、MP3、MP4、照相機(jī)、攝影機(jī)、各種遙控器、剔須刀、手槍鉆、兒童玩具等。大到從醫(yī)院、賓館、超市、電話交換機(jī)等場(chǎng)合的應(yīng)急電源，電動(dòng)工具、拖船、拖車、鏟車、輪椅車、高爾夫球運(yùn)動(dòng)車、電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車、風(fēng)力發(fā)電站用電池、特種、特種和特種等特種電池。還有可以滿足各種特殊要求的專用電池等。電池已經(jīng)成為人類社會(huì)必不可少的便捷能源。

我國(guó)電池發(fā)展的歷程

我國(guó)第一家電池廠于1911年誕生于上海。1921年第一家專業(yè)鉛蓄電池廠-上海蓄電池廠也建于上海。1941年在延安中央軍委三局所屬電信材料廠開始生產(chǎn)鋅錳干電池和修理鉛酸蓄電池。1957年組建機(jī)電部電材局化學(xué)電源研究室，1958年成為我國(guó)第一個(gè)專業(yè)研究所，既原一機(jī)部化學(xué)電源研究所（原電子工業(yè)部天津電源研究所）。1960年我國(guó)第一家堿性蓄電池廠“風(fēng)云器材廠”在河南新鄉(xiāng)正式驗(yàn)收投產(chǎn)。20世紀(jì)90年代初，國(guó)家開始了“863”重點(diǎn)攻關(guān)，使Ni-MH電池的生產(chǎn)化得到了迅速發(fā)展。以后國(guó)家又開始了鋰離子電池“863”重點(diǎn)攻關(guān)，希望能借此推動(dòng)鋰離子電池及其材料的國(guó)產(chǎn)化。

我國(guó)發(fā)展鋰離子電池生產(chǎn)的必要性

對(duì)于我國(guó)目前的電池工業(yè)而言，存在的主要問(wèn)題是環(huán)境污染和資源浪費(fèi)嚴(yán)重。對(duì)于環(huán)境污染而言，由于我國(guó)電池工業(yè)的自動(dòng)化、機(jī)械化程度不高，很多企業(yè)多為手工操作，導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中污染很大，對(duì)工人身體危害大。干電池行業(yè)曾被人戲稱為“污染企業(yè)”，“黑工業(yè)”。這些污染物主要有MnO2粉、HgO、瀝青煙、煙霧、石蠟煙氣等。其中汞是最受關(guān)注的、有劇毒的重金屬，極微量的汞對(duì)人體有很大毒性。目前發(fā)達(dá)國(guó)家已宣布自1994年起禁止有汞電池的生產(chǎn)和進(jìn)口。目前我國(guó)多數(shù)廠家仍然生產(chǎn)有汞電池。鉛酸電池行業(yè)的主要污染物有Pb、Pbo粉塵、酸霧及廢酸等。鉛也是毒性較大的重金屬，慢性鉛中毒主要表現(xiàn)在神經(jīng)系統(tǒng)受損、腎功能障礙和貧血等。Cd-Ni電池所用原料多為粉狀，也存在粉塵污染問(wèn)題；而且Cd的毒性較大，可以積累在腎臟和骨骼中，引起腎功能失調(diào)。另外，骨骼中鈣被鎘取代，使骨骼軟化，疼痛難忍。此外，堿霧、廢酸也是重要的污染物。鋅錳干電池經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)銅綠、冒漿現(xiàn)象，總有一些MH-Ni電池在使用中會(huì)出現(xiàn)噴堿或爆裂現(xiàn)象。鉛酸蓄電池仍有較大比例為老式開口電池，使用中仍有冒氣冒酸現(xiàn)象。

廢舊電池的大量棄用浪費(fèi)了大量的有用材料。例如對(duì)于干電池的銀電池而言，我國(guó)基本上未加以回收利用，至于價(jià)值低的鋅錳干電池利用效果更差。

為了減少污染，保護(hù)環(huán)境，維護(hù)生態(tài)平衡以及保護(hù)地球上的有限資源，應(yīng)當(dāng)盡可能擴(kuò)大資源種類，選用儲(chǔ)量豐富的資源以及利用有利于環(huán)保的資源。因此，鋰離子電池成為我國(guó)必須發(fā)展的電池品種。

堿性鋅錳電池的發(fā)展史

鋅錳電池發(fā)展至今經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的演變，早在1868年法國(guó)工程師喬治-勒克蘭社采用二氧化錳和炭粉作正極粉料，將它壓入多孔陶瓷的圓筒體中，并插上一根炭棒集流器作正極，用一根鋅棒部分插入溶液中作負(fù)極，電解液是用20%的氯化銨水溶液，電池的容器是用玻璃瓶，做成第一個(gè)鋅錳濕電池。1886年蓋斯將氯化銨水溶液改用氯化銨，氯化鋅，石膏和水合成的糊狀物，并將鋅片作成圓筒形作電池的容器，同時(shí)用石蠟封口，從而做成原電池的雛形。此后不久，又將面粉和淀粉作為電解質(zhì)溶液的凝膠劑，是鋅錳電池的便攜性大大提高，為這種電池的工業(yè)化生產(chǎn)和廣泛地使用打下了良好的基礎(chǔ)。1890年前后這種電池在全世界范圍內(nèi)投入工業(yè)化生產(chǎn)。

1870年前后采用了汞齊化鋅陽(yáng)極，以減輕鋅的自放電。1877年對(duì)碳棒采用浸蠟處理，以防止炭棒爬液，減輕對(duì)金屬集流體的腐蝕。

1923年采用乙炔黑代替石墨粉，使容量提高40%-50%，1945年電解二氧化錳在電池中的應(yīng)用使鋅錳電池的放電性能進(jìn)一步有大的提高。然而，隨著時(shí)代的發(fā)展，普通堿性鋅錳電池不能滿足市場(chǎng)的需求。

早在100多年前就有人提出過(guò)用鋅做負(fù)極，MnO2做正極，KOH或NaOH做電解液，在漫長(zhǎng)的研究過(guò)程中主要圍繞四個(gè)問(wèn)題進(jìn)行:一是用粉狀多孔鋅電極代替片狀電極，降低放電電流密度和解決鋅片在堿液中易于鈍化的缺點(diǎn);二是采用反極結(jié)構(gòu)，提高M(jìn)nO2的填充量，使正負(fù)極容量相匹配;三是對(duì)鋅粉汞齊化處理和堿液中加ZnO，解決鋅在堿液中的腐蝕;四是密封結(jié)構(gòu)和密封材料的改進(jìn)，解決爬堿現(xiàn)象。

直到1950代前后在鋅錳干電池的基礎(chǔ)上成功研制出堿性鋅錳電池，。它以鋅粉為負(fù)極，電解二氧化錳為正極，電解液采用NaOH或KOH，使電池性能成倍的提高。它不僅容量高，還適合于大電流連續(xù)放電。還具有優(yōu)良的低溫性能，儲(chǔ)存性能和防漏性能。

但在前期的堿錳電池中要控制負(fù)極鋅粉在堿液中的氣量，當(dāng)時(shí)電池的用汞量非常大，用汞量在2%-6%，八十年代末隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，掀起了無(wú)汞堿錳電池的研究熱潮，尋找有機(jī)或無(wú)機(jī)代汞緩蝕劑和鋅粉中合金元素(主要是Al，Bi，In，Pb)成為主要的研究方向。到九十年代中旬，無(wú)汞堿錳電池進(jìn)入市場(chǎng)。

同時(shí)，從60年代開始，對(duì)可充的堿性鋅錳二次電池開展了廣泛的研究，經(jīng)過(guò)30多年的研究已取得突破性的進(jìn)展，但由于其放電深度淺，循環(huán)壽命短，還未能實(shí)現(xiàn)商品化。

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，堿性鋅錳電池得到飛速的發(fā)展，大有替代普通鋅錳電池和其他電池的趨勢(shì)。同時(shí)用電器具的發(fā)展對(duì)堿錳電池高容量和大電流放電提出更高的要求。因此，未來(lái)堿錳電池的研究主要集中在高功率重負(fù)荷放電性能，電池容量的提升以及儲(chǔ)存壽命的提高上。