Chemistry essay(emergency edition)
大一(3)班
林昊波孙鹏
History of battery
1746年，莱顿大学的马森布罗克发明了收集电荷的“莱顿瓶”，并得出结论：把带电体放在玻璃瓶内可以把电保存下来。1786年，伏打受到伽伐尼青蛙实验的启发而发明了电池，即两种不同的金属中间以导电的物质隔开，再以导线连结，就会产生电流。1800年，他用铜、锡、食盐水为材料成功地制造了伏打电池。 莱顿瓶伽伐尼青蛙实验伏打电池
1836年，英国的丹尼尔对“伏特电堆”进行了改良，解决了电池极化问题，制造出第一个不极化，能保持平衡电流的锌─铜电池，又称“丹尼尔电池”。此后，又陆续有去极化效果更好的“本生电池”和“格罗夫电池”等问世。1860年，法国的普朗泰发明出蓄电池。同年，法国的雷克兰士(GeorgeLeclanche)发明了世界广受使用的电池（碳锌电池）的前身，一直到1880年才被改进的“干电池”取代。
本生电池丹尼尔电池雷克兰士发明的电池最早的干电池
1887年，英国人赫勒森发明了最早的干电池。1890年Thomas
Edison 发明可充电的铁镍电池。1896年在美国批量生产干电池。
1896年发明D型电池。1899年Waldmar Jungner 发明镍镉电池.
1910年可充电的铁镍电池商业化产1914年Thomas Edison 发明
碱性电池. 1949年Lew Urry (Energizer) 开发出小型碱性电池。
镍镉电池镍镉蓄电池太阳能电池板
1954年Gerald Pearson, Calvin Fuller and Daryl Chapin 开发出太阳能电池太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。1976年Philips Research 的科学家发明镍氢电池. 1980前后开发出稳定的用于镍氢电池的合金。
1955年,w·托马斯·格拉布，一个化学家工作的通用电
气公司(GE)，修改原始的燃料电池设计通过使用磺化聚
苯乙烯离子交换膜作为电解质。燃料电池是一种通过
车门密封条异响
燃料与氧气或另一个氧化剂反应将化学能转化为电能
的设备。氢是最常见的燃料，但碳氢化合物如天然气和
醇像甲醇有时也被使用。燃料电池不同于电池，因为它
们需要源源不断的燃料和氧气来运行，但只要提供这
些输入他们就可以不断发电。
1970年代埃克森的M.S.Whittingham采用硫化钛作为正极材料，金
属锂作为负极材料，制成首个锂电池。1991年索尼公司发布首个商
用锂离子电池。它的实用化，使人们的移动电话、笔记本电脑等便
三维激光扫描系统
携式电子设备重量和体积大大减小。使用时间大大延长。由于锂离
子电池中不含有重金属镉，与镍镉电池相比，大大减少了对环境的
污染。
扫地机器人方案Battery of new generation
现代技术也推动了电池的进化，随着制作工艺、储能机理的更新和应用，电池已经不单单是以电作为惟一的能量储存形式。
Nanocrystalline solar cell
纳米TiO2晶体化学能太阳能电池的优点在于它廉价的成
本和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在10％洗衣机模具
以上，制作成本仅为硅太阳电池的1/5～1/10．寿命能达
到2O年以上。
Nanowire battery
斯坦福大学的研究人员已经发现了一种方法来使用硅纳米线给锂离子电池充电。这项新技术，可以让锂是存储在像森林的微小硅纳米线，每个的直径是一张纸厚度的一千分之一。纳米线夸大他们的正常大小的四倍，它吸收了锂。但是，不像其他形状的硅，他们不会断裂。纳米线电池仍在进行细化，向公众销售定于2013年。这项技术利用位于负电压电池的两端连接在一个billionth-of-a-meter规模的硅纳米线。在材料科学的进步增加了8到10倍的存储密度，它有更快的充电率是因为增加的表面区域的纳米线和由于使用硅的化学结构。
扫描电子显微镜拍摄的硅纳米线(左)和之后之前(右)吸收锂的照片。照片拍摄都在同一处放大。详细描述了这项“使用硅纳米线的高性能锂电池阳极”的工作
赖斯大学的研究成果：左图中黑点是一个超薄
盘包含成千上万的独立纳米线的电池，每一个
配有自己的阳极、阴极、凝胶状电解质涂层
能源部下属的劳伦斯伯克利实验室材料科学分部的杨培东（音译）领导的科研团队利用以溶液为基础的阳离子交换化学技术，制造出了高质量的以半导体硫化镉为核、硫化铜为壳的核/壳纳米线太阳能电池。使用的湿法化学方法能获得品质更高、长度更长的纳米线，新生成的单晶硫化镉纳米线的直径介于100纳米到400纳米之间，长达50毫米。这种廉价且易制造的电池的开路电压和填充值（这两者共同决定太阳能电池能产生的最大能量）都高于传统的平板太阳能电池，而且其能源转化效率为5.4%，可与传统太阳能电池相媲美。
Atomic battery
又称同位素电池，利用放射性同位素衰变放出载能粒子(如α粒子、β粒子和γ射线)并将其能量转换为电能的装置。核电池可分为高压型(几百至几千V)和低压型(几十mV—1V 左右)两类按能量转换机制，它可分为直接转换式和间接转换式。目前应用最广泛的是温差式核电池和热机转换核电池。由于其具有体积小、重量轻和寿命长的特点，而且其能量大小、速度
不受外界环境的温度、化学反应、压力、电磁场等影
贴纸机
响，因此，它可以在很大的温度范围和恶劣的环境中工
作。
美国密苏里大学计算机工程系教授权载完(音)的教授
组研发出的核电池只是略大于1美分硬币(直径1.95厘
米，厚1.55毫米)，但电力是普通化学电池的100万倍，
为微型或纳米级机电系统到足够小的能量来源装置。
核电池提供电能的同位素工作时间非常长，甚至可能
达到5000年。
Carbon nanotubes solid capacitor
电池快，但容量小。这种新型固态电容器里面插卡式摄像机
使用了大量的单壁碳纳米管，上面覆盖有作为
锌层。这一束束的纳米管负责为电容提供巨大
的表面积用于储存电子，与纳米管丛林相连的
金属层则负责传输电子。
这种电容的优点在于其稳定，并且它可大可
小：小到可以做微型机器人、植入体的电池，
大到当做电动汽车的电池。由于它的状态稳
定，甚至可以填充在车架内部，节省空间的
同时扩大电池的储电量。
Capacitor and battery
电容和电池一样，都是电气元件，而且都是储能元件，常见的电容是两个金属电极用绝缘材料隔开，再加以保护外壳的结构，电解电容也有电解液，一般电容用作耦合、滤波、退偶等，都是作为“瞬间供电”使用，所以提供的能量不是很大，所以要求电容存储的电能也不多。电池也是两个电极，但通常都有大量的电化学材料，充电时把电能转成化学能存储，放电时化学能转化成电能。电池和电容的特性有点接近。
主要区别在于：
1.电池存储的电能很多，电容存储的少。
2.电池比较慢，电容充电很快。
3.大部分电容可大电流充电，但电池比较少见大电流充电的。
随着电子技术的发展，现在电容的容量越做也大，在很多地方逐步代替了电池，比如现在自动冲水的水龙头很多都用超级电容来代替电池，还有实时时钟电路（大部分耗电在微安级的）
很多也都用超级电容代替电池，去年中国也研制了用于汽车供电的超级电容，代替电池给汽车发动机供电。
Electrochemical capacitor
超级电容又叫作电化学电容器，是一种介于电容器和电池之间的新型储能器件。与传统的电容器相比，超级电容具有更高的比容量。与电池相比，具有更高的比功率，可瞬间释放大电流，充电时间短，充电效率高，循环使用寿命长，无记忆效应和基本免维护等优点。因此它在移动通讯，消费电子，电动交通工具，航空航天等领域具有很大的潜在应用价值。
本身具有快速充电的更能，可以用在一些需要快速充电的产品中，比如电动车，手电筒等等；大电流放电的功能可以使超级电容使用在电动工具，汽车启动上；对弱电流灵敏度高，充电快的性能决定超级电容可以使用在太阳能光伏等产品中。这样说吧，只要在有电源的地方超级电容都有可能使用，这需要根据超级电容本身的特点。
Electrical double-layer capacitor
超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态（通常为3V以下），如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，为非正常状态。由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷响应减少。由此可以看出：超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应。因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池是不同的。
其应用的电极材料有：
1.活性碳电极材料，采用了高比表面积的活性炭材料经过成型制备电极。
2.碳纤维电极材料，采用活性炭纤维成形材料，如布、毡等经过增强，喷涂或熔融金属增强其导电性制备电极。
3.碳气凝胶电极材料，采用前驱材料制备凝胶，经过炭化活化得到电极材料。
4.碳纳米管电极材料，碳纳米管具有极好的中孔性能和导电性，采用高比表面积的碳纳米管材料，可以制得非常优良的超级电容器电极。
以上电极材料可以制成：
1.平板型超级电容器，在扣式体系中多采用平板状和圆片状的电极，另外也有Econd 公司产品为典型代表的多层叠片串联组合而成的高压超级电容器，可以达到300V以上的工作电压。
2.绕卷型溶剂电容器，采用电极材料涂覆在集流体上，经过绕制得到，这类电容器通常具有更大的电容量和更高的功率密度。
