古代电化学发现

最有趣的电化学工件之一是 巴格达电池 ，在现代伊拉克发现，日期为公元前250年至公元250年。该文物由一个陶土锅组成，其中含有铜制缸和铁棒。当充满酸性液体（例如醋或柠檬汁）时，它可能会产生一个小的电流。尽管该设备的确切目的仍在争论中，但一些理论表明它可能已用于电镀，而另一些理论则认为它是一个简单的存储容器。 巴格达电池在1930年代被奥地利考古学家威廉·科尼格（WilhelmKönig）发掘出来，被认为是电化学电池的功能，可能是将金黄金涂在银色伪像上。 Irrie，CC BY-SA 2.5，通过Wikimedia Commons。 类似的工件，称为 帕提亚电池 据信，据信起源于公元前200年左右的帕提亚帝国。它与巴格达电池具有许多特征，这加强了早期文明可能对电化学原理有基本了解的想法。

现代电池的诞生

电池技术的真正革命始于 亚历山德罗·沃尔塔（Alessandro Volta） 发明 伏特堆 在1800年。被认为是第一个真正的电池，伏特桩由堆叠的金属板组成，这些金属板被用盐水浸泡的布隔开，形成连续的电流。这项开创性的发明实现了早期的电气实验，并对工业应用产生了重大影响。 亚历山德罗·沃尔塔（Alessandro Volta）发明的伏特（Voltaic）堆的发明是如此突出，以至于电势单位伏特（V）在1881年以国际电气代表大会的名义命名。 I，Guidob，CC BY-SA 3.0，通过Wikimedia Commons 。 在Volta的作品的基础上， 约翰·弗雷德里克·丹尼尔（John Frederic Daniell） 开发了 丹妮 Ell细胞 1836年，它解决了困扰伏特堆的极化问题。这种改进使电池更加高效，更实用，从而导致其在电报和科学研究中的广泛使用。随后的发展，例如 Leclanché细胞 在1860年代，进一步提高了电池效率和便携性，为更高级的设计奠定了基础。 Daniell Cell是早期电报系统的主要电源，甚至在发明了电话之前就可以长途通信。 Daderotdrivativative工作：WDWD，公共领域，通过Wikimedia Commons 。

可充电电池的兴起

铅酸电池发明 加斯顿·普兰特 1859年，电池技术中有一个重要的里程碑。与早期的设计不同，该电池可充电，非常适合需要重复存储和放电的应用。 铅酸电池在照明中发现了早期的应用，到了19世纪末和20世纪初，电动汽车为第一波电动汽车提供了动力。如今，由于其负担能力和耐用性，铅酸电池仍在现代汽车中广泛使用。 铅酸电池可充电，通常可以承受数百至数千个电荷周期，具体取决于其使用和维护。 随着电池技术的继续发展， 托马斯·爱迪生 实验 镍铁电池 1900年代初期的电动汽车。尽管他的设计在商业上没有成功，但它为发展铺平了道路 镍粉（NI-CD）电池 1899年，它被广泛用于便携式电子产品。到20世纪后期， 镍金属氢化物（NIMH）电池 成为更安全，更有效的替代方案。由于其成本，耐用性和性能平衡，这些电池仍然通常用于混合动力汽车。 在锂离子成为标准之前，NIMH电池被广泛用于早期手机，相机和笔记本电脑中，逐渐替换了较旧的镍粉红色NICD电池。

锂离子革命

出现 锂离子（锂离子）电池 彻底改变了储能，从消费电子到电动汽车的所有功能。锂离子电池的理论基础是1970年代由 斯坦利·惠廷汉姆 ，他们探索了基于锂的能量存储。 1980年代和1990年代初期，约翰·古德纳（John Goodenough）和阿基拉（Akira Yoshino）的突破导致了第一个商业锂离子电池 索尼于1991年介绍 。这种新的电池技术比其前代产品具有多个优势，包括更高的能量密度，更长的寿命和较低的重量，使其非常适合便携式电子产品。 从左到右：Akira Yoshino，John Goodenough和M. Stanley Whittingham。从获得的照片 IEEE 。 20世纪末和21世纪初，技术的快速微型化驱动了对锂离子电池的需求。Panasonic，LG Chem和Samsung SDI等公司致力于提高电池效率，容量和安全性。锂离子电池很快成为笔记本电脑，手机，摄像头和其他手持设备的行业标准。

电池和电动汽车革命

电池在Eletric车辆（EV）革命中的作用不能被夸大。早期的电动汽车依靠铅酸电池，尽管可以充电，但效率很大。到1990年代和2000年代，NIMH电池为丰田普锐斯（Toyota Prius）提供了供电的混合动力汽车，但他们缺乏全电动汽车所需的能量密度。 突破性在2000年代带有锂离子电池，这使轻巧的，高容量的能源存储。特斯拉（Tesla）在2008年对跑车的推出表明，电动汽车既可能是高性能又是远程。从那时起，电池技术一直是EV进步的中心，制造商专注于提高效率，范围和可持续性。 中国已经成为电动汽车电池生产的领导者，诸如CATL Pioneering之类的公司 磷酸锂（LFP）电池 ，以其安全性和成本效益而闻名。比德已经开发了 刀片电池 ，这可以提高安全性和寿命，而Nio引入了 电池交换技术 ，可以快速更换电池。 其他全球发展包括丰田和量子景观的固态电池研究，以及特斯拉的4680电池，这有望提高效率和寿命。 Byd的Blade Battery是一种超安全的LFP电池，旨在承受极端条件（包括穿刺），而无需闭火，大大降低了热失控的风险。图像来自 BD自动组 。

电池技术的未来

电池的未来集中在开发下一代技术，这些技术提供更高的能量密度，更快的充电和更高的可持续性。 固态电池 这有望提高性能和安全性，正在Toyota，Quantumscape和Catl探索。钠离子电池被视为低成本和可持续的替代品，正在与Catl和Byd等公司获得关注。同时，石墨烯和硅 - 动力电池的进步可能会解锁超快速充电和延长寿命。 可持续性仍然是电池生产的关键问题。公司喜欢 红木材料 在电池回收方面的领先努力，新技术能够恢复超过95％的电池材料。该行业还通过开发无钴和无锂电池来降低稀有材料的依赖。除上述 AI驱动的电池优化 预计将提高电池寿命和能源效率。 通过先进的回收技术，可以在新电池中回收和重复使用，包括钴，镍和锂在内的锂离子电池材料中多达95％，有助于减少对采矿的依赖。

结论

电池的演变，从伏特堆到当今的尖端锂离子和固态技术，一直在塑造现代生活。随着电池技术的不断发展，脱碳运输和能源存储的潜力变得越来越可行。电池创新的下一个突破可能会为真正可持续的未来提供钥匙，从而改变我们的世界动力。