什么是电池?从本质上来说,能够将储存的化学能转(zhuǎn)化(huà)为电能的设备(bèi)称之为电(diàn)池,其实电池就是(shì)一个(gè)小型(xíng)的化学反应器,通过(guò)反(fǎn)应产生高能电子,用以注(zhù)入外部设(shè)备之中;如单纯从化学电(diàn)源(yuán)角度来看,电池可分(fèn)为原电(diàn)池、蓄(xù)电池、锂电池、储能电池和燃料电池(chí);如延伸到物理电源,电池可拓展出太阳能电池、温差电(diàn)池等电池(chí)种(zhǒng)类,那么你对电池技术历史(shǐ)知多少(shǎo)?电池(chí)技术(shù)未(wèi)来走向哪(nǎ)里?电(diàn)动汽车电池技术现状及未来(lái)趋势如何(hé)?下面展开深入解析。
电池(chí)技术(shù)是一项(xiàng)伟大的发明,有着精彩而(ér)悠久的历史(shǐ),最(zuì)早(zǎo)的原始电池可以追溯(sù)到公元前250年,美(měi)索不达(dá)亚文明(míng)首次出现的巴格达电池,1749年,由英国发明家本杰明•富(fù)兰克林使用了一组串(chuàn)联(lián)的电容器(qì)来进行电学实验, “Battery”这个英文单词开始使用。
随后(hòu),1786年(nián),意(yì)大利解剖(pōu)学家伽(gā)伐(fá)尼在做青蛙解剖时(shí),发现(xiàn)生物(wù)电,并公布于(yú)学术界,1800年,伏打受到伽伐尼青蛙实验的启(qǐ)发,用铜(tóng)、锡、食盐水为材料成功(gōng)地制造了伏打电池,1836年,英国的丹尼尔对“伏特电堆”进行(háng)了改良。他使用(yòng)稀硫酸作电解液(yè),解决了电池极化问题,制造出第一(yī)个不会极(jí)化(huà),并且(qiě)能(néng)保持(chí)平衡电(diàn)流的锌─铜(tóng)电池,又(yòu)称“丹尼尔(ěr)电池”。后来,法国的普(pǔ)朗泰在1860年发明出用铅做(zuò)电(diàn)极的电池,也是蓄电池的(de)前身(shēn);与此同(tóng)时,法国的(de)雷克(kè)兰士发(fā)明了(le)碳锌电池,让电池技术(shù)走(zǒu)向了干电池领域,由此(cǐ)迎来(lái)了电池技术的商(shāng)用阶(jiē)段。
1887年,英国(guó)人赫勒森(sēn)发(fā)明了干电池,电池(chí)技(jì)术商用开始于此,并于1896年在美国批量生产(chǎn),与此同(tóng)时,Thomas Edison在(zài)1890年发明可(kě)充(chōng)电的铁镍电池,也于1910年实现商业化量(liàng)产(chǎn)。
至此(cǐ)以后,得力于(yú)商业(yè)化(huà)驱动,电池技术迎来了突飞猛(měng)进的时(shí)代,Thomas Edison在1914年发(fā)明(míng)碱性电池,Schlecht and Akermann 在1934年发明镍镉电池烧(shāo)结极板,Neumann在1947年开发(fā)出(chū)密封镍镉(gé)电池, Lew Urry (Energizer)在(zài)1949年 开发出小型(xíng)碱性电(diàn)池(chí),由(yóu)此迎来碱性电(diàn)池时代。
进(jìn)入20世纪七十年代以后(hòu),电池技术(shù)受能源危机的影响,逐步(bù)往物理电(diàn)源方向发展,除了1954年(nián)就出现(xiàn)了的太阳能电池技术持续进步外,锂电(diàn)池(chí)和镍氢电(diàn)池也逐(zhú)步被(bèi)发明和(hé)商(shāng)业(yè)应用,如(rú)我(wǒ)国(guó)在(zài)1987年实现锂电池的商(shāng)业(yè)化生产,1995年镍氢电池(chí)商业化生产初具规模。
电池(chí)技(jì)术的(de)未(wèi)来将走向(xiàng)哪里(lǐ)?
进入21世纪(jì)以后,许多国(guó)家都(dōu)开始制定中(zhōng)长期的太阳能开发计划,如美(měi)国的国家光(guāng)伏计划、日(rì)本的阳光(guāng)计划以及(jí)中国的西部省(shěng)区无电(diàn)乡通电(diàn)计划,太阳能应用技(jì)术会从单晶硅和高级器件、薄膜光(guāng)伏技术、PVMaT、光(guāng)伏组件以(yǐ)及(jí)系统性能和工程、光伏应用和市场开发等(děng)5个领域逐步深入。
为此,太阳能电池技术也取得了长足的进步,其一体现在(zài)硅太(tài)阳能电池的进步,它分为单晶硅(guī)太(tài)阳(yáng)能电(diàn)池(chí)、多(duō)晶硅薄膜太阳能(néng)电池和(hé)非晶硅(guī)薄膜太阳能电池(chí)三种,当前(qián)单晶硅太阳能(néng)技(jì)最为成熟,但是由于单晶(jīng)硅成(chéng)本(běn)价格高,会(huì)逐步被多晶硅薄膜太阳能电池取代,不过最有前途(tú)的还是非晶硅薄膜太阳能电池;其二,纳米晶(jīng)太阳能电池正逐(zhú)步走入人们的(de)视(shì)野,它以(yǐ)极低的制作成本(běn)和简单(dān)的工艺,却能收获稳定的性能,其制作成本仅为硅太阳电(diàn)池(chí)的1/5~1/10.寿命(mìng)能达到(dào)20年以上。
动力电池的出现,新能源洁能能为大势所趋,电池技术正在往新材料和清洁能源的方向发(fā)展,也取(qǔ)得重大的突(tū)破,但是在商业应(yīng)用上却很少,其主(zhǔ)要原因在于不(bú)能(néng)兑现低成本(běn)和多容(róng)量的承诺,因此,当前(qián)电动(dòng)汽车用(yòng)蓄电(diàn)池研究仍集中在锂电池,其次为(wéi)铅酸电(diàn)池、镍氢(qīng)电池和(hé)钠电池,日(rì)本和美国在电动汽车用(yòng)蓄电池及其管(guǎn)理(lǐ)系统(tǒng)专(zhuān)利申请数量居全(quán)球前两(liǎng)位。
尤(yóu)其是特斯拉和松下(xià)的密切合作,并没(méi)有刻意改(gǎi)变电(diàn)池的材料,即采用的依旧是(shì)锂电池,仅(jǐn)仅通过提升效率和改进生产,就能根据汽车(chē)需求进行电池优化,这说明制造业(yè)与工程(chéng)技术(shù)密切结合(hé),是促进电池技术商业化应用一条可用途径。但是(shì)锂电(diàn)池的进步空间有限,生(shēng)产费用(yòng)也很高昂,锂电(diàn)池(chí)的使用以及回收会带(dài)来一定环境污染,再(zài)加上(shàng)锂矿在全球分布不均(jun1),如电动汽车(chē)都采用锂电池,依旧(jiù)会出现受制于产(chǎn)锂国的情况,这与燃油(yóu)车现状如出一辙。
因此,据业内(nèi)人士称,未来电动汽车用(yòng)蓄(xù)电池还是需要往新材(cái)料和清洁能源方向(xiàng)发展,如(rú)太阳能、风能、水能、硅材料、纳米晶等(děng),才是一劳永逸(yì)解决电池高成本、环境污染(rǎn)和能源危(wēi)机的最佳途径(jìng)。