电池是怎么诞生的

电池的发明要追溯到1780年，意大利解剖学家伽伐尼在解剖青蛙时发现，青蛙虽然已死，但当两个金属片触碰青蛙腿时，青蛙腿会抽搐，感觉像有电流流过。

电流哪里来的呢？伽伐尼认为，出现于青蛙身体里的电流，应该是生物电。

这个说法后来被人们否定了。1799年意大利物理学家伏特重新研究了这个问题。他认为这个电流并不是来源于青蛙，而是两种不同的金属，这两种金属会出现电流。

后来，伏特发明了伏特电堆，他用两种不同的金属，银和锌的板子，进行一层一层的叠放，中间用浸有盐水的布隔开。当手触碰电堆两端的时候，感觉手有被电击的感觉。这就是电池最初的原型。

再后来，1836年，英国人丹尼尔，发明了更接近于现代的电池，就是现在所谓的铜锌电池。丹尼尔在水槽里加了一些硫酸，里面插锌板和铜板。这时候，假如在外面接一个电路，比如灯泡，电流就会通过灯泡，灯泡就亮了。

那么为何会出现这种效果呢？

金属锌，化学性质特别活泼，在硫酸溶液里很容易失去电子，锌这一极的金属锌失去两个电子变成锌离子，锌离子释放到溶液里，电子会通过外电路跑到另外一极，溶液中的硫酸中有氢离子。

在铜的一极会发生什么化学反应呢？

两个氢离子再加上两个电子，变成氢气飞出。因为这种化学反应，就造成电子不停的流过外电路，就行成了电流。这就是丹尼尔电池，或者铜锌原电池。

以下为铜锌电池工作原理示意，用氯化钾做盐桥，代替硫酸。

后来人们感觉用硫酸不方便，就用一种黏稠状的电解液代替硫酸。现在我们用的干电池，也是用的一种浆糊状的物质，来替代电解液。

为何用两种不同的金属就可以出现电流呢？

这在化学上叫做金属的电极电位不相同。人们后来就不断的去尝试，用什么金属会更好一些。通过摸索，人们就逐渐爱上了金属锂。

锂在元素周期表里是3号元素，它的质量非常轻，锂的质量是6个原子单位，它能释放一个电荷。比较一下，锌的质量是65个原子单位，能放出两个电荷，释放同样多的电荷，锂要轻得多。锂的能量密度大，同样质量的电池，它可以释放更多的能量。能量密度大是锂离子电池最重要的优势。

我们现在所熟知的锂离子电池，其实早在100年前，爱迪生就发明出来了。因为锂的化学性质非常活泼，所以它很容易跟其它物质发生反应，因为这个原因，锂离子电池发明出来后就被雪藏。一直搁置了100多年，直到1991年的时候，索尼公司推出了18650电池。玩航模的朋友可能了解18650电池，就是那种和5号电池类似的电池。18650锂离子电池结构比较简单，性质比较稳定，造价又比较便宜，所以用在很多地方，比如充电宝、笔记本电脑用的大部分是18650电池。从那个时候开始，人们又开始重新研究锂离子电池了。

锂离子电池的基本原理是什么呢？

锂离子电池是一种可充电的电池。锂离子电池由四个部分构成，第一部分是正极，第二部分是负极，第三部分是中间的隔膜，这个隔膜的用途是为了防止电子穿过，第四部分是正负极之间的电解液，电解液是一种浆糊状的物质。

那么这四个部分为何就可以供电呢？

首先我们说一下充电过程，充电的时候，要把正负极用外电路联结起来，这时候就可以充电了。在电池的用途下，正极的锂原子会分解成一个电子和锂离子，电子顺着外电路跑到负极，锂离子在电解液中透过隔膜，也跑到负极，在负极，电子和锂离子又相会了，进而变回锂原子。其实在充电的过程中，就是正极的锂原子跑到了负极，锂原子在正极变成离子和电子的过程，我们称之为脱嵌，在负极锂离子变成锂原子的过程叫插入。

接下来，我们说一下放电过程，充好了电的电池，为何可以放电呢？

充好电的电池，在负极聚集了很多锂原子，这时我们接一个外电路，在没有外界电源刺激的时候，锂原子在负极是待不住的，它会分解成电子和锂离子，电子顺着外电路跑回正极，锂离子从电解液中跑到正极，它们两个再汇合，又变成了锂原子。放电的过程就是锂原子从负极往正极跑的过程。锂原子在负极的电离，我们称之为脱插，在负极又变为锂原子，叫嵌入。

充放电的过程就是锂原子在正负两极来回摆动的过程，所以锂离子电池我们也称之为摇摆电池。理论上讲锂原子在来回摇摆的过程是不会损耗的，但实际上锂原子会和电解液反应出现损耗。

目前，人们对锂离子电池的研究重要集中在正负极的材料上，我们了解不能用纯锂，得用一些东西去装载锂原子，那么用什么材料呢?

现在人们基本统一了看法，负极用石墨，石墨是分层结构，在层间可以存放很多锂原子，正极材料假如用磷酸铁，这种电池就是磷酸铁锂离子电池，正极还有一种材料，叫三元材料，现在也比较主流，三元材料分别是镍、钴、锰（或铝），镍可以提升电池的能量密度，镍越多，电池的能量密度越高。钴的用途是让电池稳定，锰或铝是作为支撑材料，降低电池的成本，把这三种材料按一定比例混合就变为三元材料。那么磷酸铁锂和三元电池各有什么特点呢？

我们看到三元电池的能量密度大约是磷酸铁锂离子电池的2倍，在空间布置有限的乘用车，三元电池优势明显。磷酸铁锂离子电池的低温性能较差，这也就是为何有些磷酸铁锂离子电池的手机，在较冷的室外，电量瞬间就变为零，而三元电池有较好的低温性能，在零下20度的温度，仍可以保持85%以上的电能输出。

但是，凡事没有尽善尽美，三元电池的安全性没有磷酸铁锂高。磷酸铁锂的自燃温度为800摄氏度，三元材料在200摄氏度的时候就开始融化、自燃、爆炸。此外，磷酸铁锂在受到冲击或者穿刺的时候，也不容易爆炸，相反，三元材料电池较容易爆炸。所以磷酸铁锂离子电池的安全性更好一些。

综上所述，我们到底用哪种电池更好呢？这个没有定论，比如大客车，对安全性要求较高，同时又有较富裕的空间可布置电池，就可以选用磷酸铁锂离子电池。出于安全考虑，我国电动公交车不允许使用三元材料。但关于空间要求比较高的乘用车，使用三元材料的就比较多，同时在安全性要做更多的保障。