人類電池技術一直停滯不前？電池技術的未來在哪？

記憶體用什麼電池

自電池被髮明以來就備受人們青睞，空調電視的遙控器，手機，各類電子產品都離不開電池這一物件。但隨著電子裝置的更新換代，電子產品越來越多，大家似乎會產生疑問——

為什麼這些電池看起來，和一起老款手機上的電池大同小異？是不是現在還在用過去的電池種類？

難道說人類電池技術一直在停滯不前？

其實這只是人們對電池產業發展的

誤解

而已。聽完解釋，你就恍然大悟了。

電池的誕生

要說明這個問題，讓我們先來看看電池這東西的歷史。

電池其實在二千多年前就出現在巴格達了

，考古學家發現了

以銅和鐵反應發電的素燒陶壺

。

不過這東西和現代電池差的還是很遠。能真正被稱作現代電池的，是由亞歷山德羅伏特在十九世紀發明的產物。當時伏特製作了

伏打堆

，這個伏打堆由三個部分組成，一段由銅組成的

正電極

，一段是由鋅組成的

負電極

，而電極下面是由稀硫酸或者海水滷水構成的

電解液

。

在把電極棒插入電解液的時候，負極的鋅會失去正價鋅離子，透過電解質，在銅電極處捕獲鋅離子並形成氫氣泡。因而

在電極兩端形成電流

。

第一款電池雖然在技術上來說是開創性的，但是從實用性上來講，第一款電池還有很多缺點。首先

安全性上得不到保證

。這款電池的電解液用的是

稀硫酸

，

硫酸

哪怕含量再低，也有

安全隱患

。其次，這款電池因為在正極附著的氫氣泡無法反應掉，所以

電池功率會越來越小

。

而在這之後，人們在各領域開始使用這種能把化學能轉化為電能的裝置。電池也由伏打堆演變為各式各樣的電池。而我們平時最常接觸的，電子裝置中最常見的電池，則是

鋰離子電池

。

被誤解的鋰離子電池

鋰離子電池是依靠鋰離子反應的充電電池。鋰離子電池被廣泛的運用於電子領域。它具有

高能量密度、無記憶效應

的特點，使得鋰離子電池的價效比非常高。

鋰離子電池這個概念最早是由

斯坦利·惠廷厄姆

在1970年提出的，他認為鋰是一種非常

活潑的金屬

，並且鋰具有高度反應的元素，用來做電池的話，一定會非常高效實用。

在經歷了幾十年的發展和研究後，終於，在1991年，索尼成功開發出了鋰離子電池。自此人們的電子產品全換做了鋰離子電池。這使得這些

電子裝置的體積越來越小

，到現在很多手機都打的是輕薄的口號了，這

都是鋰離子電池的功勞

。

很多人開啟手機的後蓋，摳出手機裡的電池，看到這電池不管手機怎麼變它都是扁扁的黑乎乎的一塊，就認為它好像沒怎麼變，就是扁扁的一塊，因此誤以為人類電池技術一直停滯不前。其實錯了，現在

人類科技日新月異，電池作為人類最常用的消耗品，怎麼可能沒有發展呢？

就拿最常用的手機來說，過去的手機用的可不是鋰電池，而是鎳鎘電池。這是一種蓄電池，以水和氫氧化鎳與金屬鎘發生反應，形成過氧化鎳和氫氧化鎘。這個過程是電池的放電原理，而充電時則發生相反的反應。鎘鎳電池內阻小，比起現在的鋰離子電池，鎘鎳電池能容忍過充或者過放。什麼意思呢？就是說，鎘鎳電池相較於鋰離子電池，更不容易因電壓過高而燒壞。

但鎘鎳電池相較於鋰離子電池來說，對於電子產品的應用來說可是差遠了。鎘鎳電池具有

記憶效應

，並且廢棄的鎘電池會嚴重的

汙染環境

。相比於鋰離子電池，鎘鎳電池更不耐用，而且充電放電的效率可以說是天差地別了。

記憶效應

的存在是

導致鎘鎳電池最後被淘汰的主因

。記憶效應是指

經由多次充電後，電池容量會減少

。記憶效應導致了鎘鎳電池的

不耐用

。充電記憶效應最不明顯的鋰離子電池自然成了鎘鎳電池的上位替代。

也正是如此，大哥大、BB機之類東西也相繼淘汰。這個變革發生在上世紀末。距今也不過三十年，電池就已經發生了這麼大的變化，這能說人類電池技術沒有進步嗎？

並且，哪怕是鋰離子電池，近幾年也有了很大的發展。現在的鋰離子電池，已經

由傳統鋰電池轉變為

由石墨做負極，以鈷、錳做正極，和運輸鋰離子的鈷酸鋰電池

。

鈷酸鋰電池有能釋放的

能量大，密度高，輸出功率大

的特點。並且鈷酸鋰電池無記憶效應，這讓它壽命很長，同時鈷酸鋰電池充放電速度快，現如今被廣泛的用於電子產品，軍用產品，航空產品中。

雖然現在的鋰離子電池已經有許多的優點，但是這東西的缺點並不比優點少。首先，它

不耐受過充和過放

。現在經常聽新聞，有些人拿著什麼三星、蘋果手機正充電呢，啪的一下手機炸了。這就是因為電池過充導致鈷酸鋰電池爆炸。

鋰離子電池的未來

這些問題儘管一時半會兒找不到什麼好的解決方法，但現在全世界的科學家正在鑽研怎麼讓這些鋰離子電池變得更高效耐用。目前關於鋰離子電池的未來，主要是往這三方面發展的。

首先是鎳鈷鋰電池。這種電池是鎳鎘電池和鈷鋰電池的綜合體，同時擁有鎳鎘電池的

耐過充過放性

和鈷鋰電池的

高能量和無記憶效應

的特點。

這也是被業界認為最能取代鈷鋰電池的

新型電池

，但這種電池的安全性不能保證。

猛、鎳鉻金屬的活性太高

，電解液經過無法保證其安全的執行。如果降低電解液裡的電解液，則會

使電池容量降低

。相信有一天，各個科學家能在安全性上能有所突破吧。

然後是

鎳鋰電池

。這種

電池成本低，電容量也高

。但是這種電池製作起來太難了，鎳鋰電池無法保證鋰離子能夠乖乖地跑到正極去，因為用來做正極的

鎳金屬同樣活潑

，這就導致了材料效能一致性無法保證。

並且，同上一款電池一樣，在安全性上有一定問題。鎳金屬指不定什麼時候就爆炸了。你應該希望自己的手上使用的是手機，而不是什麼定時炸彈之類的吧。

最後一種，則是結合了鈷鋰電池、鎳鋰電池、錳鋰電池的優點，以預料價格低的磷、鋰、鐵等物質作為原料做出的

磷酸鐵鋰電池

。這種電池

電容量大，放電功率高，使用壽命長，夠穩定並且足夠安全

。這是業界認為

環保、安全高效

的

鋰離子電池

。

但這種電池密度低——也就是說由這種電池製作而出的手機等電子產品，大小又會回到大哥大時代的那種巨無霸。

磷酸鐵鋰電池也由於放電電壓過於穩定，難以預估剩餘電量。你用由磷酸鐵鋰電池製作的手機，用著用著突然沒電了都不知道。可以說是現階段的磷酸鐵鋰電池非常難以用於實用了。

各式各樣的電池

除了鋰離子電池，電池種類可是很多的。現在電池主要分兩個大類，

一是透過氧化還原反應，把把正極、負極活性物質的化學能，轉化為電能的化學電池，二是使用放射性同位素衰變時產生之能量來產生電力的核電池。

化學電池的本質是透過發生氧化還原反應，把化學能變成電能。化學電池的發展對現代電子技術的發展起到了個舉足輕重的作用。化學電池的改革會讓電子技術發生天翻地覆的變化。

化學電池下面又分四大類。

乾電池和液體電池是早期電池剛開始發展時期的產物

。乾電池是以糊狀電解液來產生直流電的

化學電池

，並不是說乾電池指的是“沒有水”的電池，不能從字面意思上去理解它。

現在許多地方都還在使用乾電池，比如鋅錳電池，鹼性電池什麼的。大家手上拿著的遙控器裝的就是乾電池。液體電池則是最早的電池產物。上文提到的伏特的伏打堆就是最經典的液體電池。

接著是一次性電池和可充電電池，這就很好理解了。從字面上看，一次性電池就是把這個電池的電量用完之後，就可以扔掉的電池。這種電池通常

對環境的破壞都很大

。像什麼鋅電池，鋰電池，鎂錳電池之類的。他們無法充電使用。而可充電電池則是可以在充電後迴圈使用的。像上文介紹的用於手機的鎳鎘電池，鋰離子電池就是可充電電池。

再然後是透過燃料

讓化學能轉化為電能的燃料電池

。燃料電池主要依靠的氫離子的氧化還原來產生電池。目前已經出現了透過甲醇的氧化作為正極反應的燃料電池技術，

燃料電池反應穩定，並且高效安全，

因而被業界看好其未來的發展。

最後是

水啟動電池

。這種電池是把水作為電解液，在加入水後，讓正負極的開始產生化學反應，最後產生電力。目前水啟動電池的

運用並不廣泛

，因為它並不如上面說的那幾種化學電池來得高效。

另一大類核電池算是新型電池了。和傳統的化學能電池不同，核電池靠的是

使用放射性同位素衰變產生能量來產生電力

。這和核反應堆不同，你不能指著核電站就說它是核電池。

這兩者在產生能量的方式上有所不同，核反應堆靠的是同位素衰變產生的鏈式反應來產生能量。核電池輸出能量高得嚇人，但相對的它的製作工序之繁瑣，製作成本之高也是讓人望而生畏的。所以，目前

僅在航天領域有用到核電池

。航行者一號就是用的核電池推上的太空，並最終衝出太陽系。

結語

目前，人類科技上的發展可以說是日新月異了。自工業革命後，人類的生活變得越來越現代化，我們的日常生活的品質也因此得到提升。電子產品的出現，極大的便利了我們的日常生活，現在我們已經離不開手機、電腦了。

越來越多的科學家把目光放在了電子裝置的升級中，電子裝置的更新換代太快，導致了人們產生了電池技術在原地踏步的錯覺。

電池技術其實也在改革，也在發展

。從最開始的鎳鎘電池到現在的鋰離子電池，可以說每一次的

電池技術革新

，都會讓電子裝置產生巨大的變化。

我們需要給科研家們更多的時間，相信未來有一天，電池裝置會再一次的更新換代，到那時，人類的電子裝置一定也會變得更加便利我們的生活。