书城童书青少年科普故事大本营第三季-电子故事总动员
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第42章 日常生活里的电池

电池的历史可以追溯到两千多年前的古伊拉克时代。在伊拉克首都巴格达,考古者发现了一种素烧的陶壶是一种使用铜和铁的电池。这被认为是至今发现的最早的电池证据。而现代真正作为化学能的储藏体,根据人们的需要可控制地放出电能的装置,首先由亚历山德罗·伏特发明,当时称为伏打电堆(Volta Pile)。

化学电池、电化电池、电化学电池或电化学池是指通过氧化还原反应,把正极、负极活性物质的化学能,转化为电能的一类装置。与普通氧化还原反应不同的是氧化和还原反应是分开进行的,氧化在负极,还原在正极,而电子得失是通过外部线路进行的,所以形成了电流。这是所有电池的本质特点。经过长期的研究、发展,化学电池迎来了品种繁多,应用广泛的局面。大到一座建筑方能容纳得下的巨大装置,小到以毫米计的类型。现代电子技术的发展,对化学电池提出了很高的要求。每一次化学电池技术的突破,都带来了电子设备革命性的发展。世界上很多电化学科学家,把兴趣集中在作为电动汽车动力的化学电池领域。

日常生活中的电池包括一次性电池和可充电电池。

一次性电池(Primary Battery)俗称“用完即弃”电池,因为它们的电量耗尽后,无法再充电使用,只能丢弃。常见的一次性电池包括:

锌锰电池——电压约1.5伏,电池容量较低,能输出的电能也较低,几乎被碱锰电池所取代,唯独不会在长期存放后漏出有害腐蚀液体,所以仍被应用于低用电量且需长期使用的装置,例如钟、红外线遥控等。

碱锰电池——电压约1.5伏,电池容量及输出的电能较锌锰电池高,但不及镍氢电池,长期存放后会漏出有害腐蚀液体。

锂电池——电压约3伏,电池容量及输出的电能极高,可以存放十年仍有相当电力,但价钱较贵。

其他一次性电池包括有锌电池、锌空电池、锌汞电池、水银电池、氢氧电池和镁锰电池。

可充电电池又称二次电池(Secondary battery)、蓄电池。其优点是在充电后可多次循环使用,它们可全充放电200~1500次,充电电池的负荷力要比大部分一次性电池高。常见的类型有:

铅酸电池——电压约2伏,容量低但可输出较大的功率、电量,常使用于汽车中作启动引擎用,或用于不断电系统(UPS)、无线电机、通信机。

镍镉电池NiCd——电压约1.2伏,有较强烈的记忆效应,而且容量较低,含有毒物质,对环境有害,现已被淘汰。

镍氢电池NiMH——电压约1.2伏,有极轻微的记忆效应,容量较镍镉电池大(也比碱性电池大)。旧镍氢电池有较大的自放电,新的镍氢电池自放电低至与碱性电池相约,而且可在低温下使用(-20℃),充电装置、电压与镍镉电池相同,已取代了镍镉电池,同时也可取代绝大部分碱性电池的用途。

锂离子电池——电压约3.6~3.7伏,容量较高、重量较轻,但价钱也较贵,常用于移动电话及数码相机。

所谓电池容量是指电池所能储存的电荷量,电荷的符号为Q,单位为库伦(C),决定电池容量的因素有:电池的种类(也即制造电池的物质)、电池的体积、电池的温度、放电速率,所以同一枚电池在不同环境下会有不同容量。

电池从最初的碳素电池走到现在的蓄电池,可谓进步显著,然而,只要我们细想便会发现,当下,电池被更多的用于娱乐通讯影音一类的电子产品上,而我们听到的更多关于电池的呼声就是,为何电池那么不耐用,每天都要充一次电,有谁来改变如此尴尬的现状?是的,大家都是这样想的,尤其是那些通讯设备制造商,他们恨不得你的电池一周一充,他们正在努力,然而,结果不会太乐观,因为我们都在向往更薄更轻,这与电池的蓄电量是背道而驰的。