铅酸电池的起源

铅酸电池的起源

确实可以说,电池是与其他技术相结合来塑造现代工业世界的重大创新之一。从工业到家庭到个人使用,它们确实给了我们自由和可能性,没有便携式和固定式的能源储存是不可能的。

现代人都很清楚,电池进入我们日常生活越来越多方面的进程正在迅速增加,从电脑鼠标的碱性AA或手表中使用的锌气按钮电池等手持设备中的单一电池,到网格级的兆瓦电池能量存储系统(贝丝)。尽管有过多的化学物质和应用,但是铅电池的化学成分仍然是地球上最多产的存储能源供应商。无花果树。1显示过去27年按类型分列的电池销售情况和所售电池数量

这让一些认为锂离子是销售最高的技术的人感到意外。这是事实,但只是价值,而不是能力。因为它每千瓦小时的成本更高, 锂离子电池 比铅酸电池有更高的销售价值和更大的收入.然而,这是铅酸电池(实验室)在高度竞争和不断变化的商业环境中长期存在的原因之一。

在这篇博客中,我们研究了铅酸电池--电化学蓄电池的发明,并追溯了它的起源,从已知的第一个电化学电池的例子到现代的VRLA和双极电池。

1749年,美国本杰明富兰克林。波利玛,首先使用"电池"一词来描述一套他用于电力实验的链接电容器。这些电容器是玻璃板,每个表面都涂有金属。这些电容器由一个静电发生器充电,并通过接触金属到其电极而放电。用"电池"将它们连接在一起产生更强的放电。最初的意思是"一组由两个或两个以上相似的物体组合在一起",就像在火炮电池里一样,这个术语被用来指电流堆和类似的装置,其中许多电化学电池连接在一起。

铅酸电池是一种电化学储存装置,其原理与所有其他电化学电池相同,其中有些电池是在采用铅酸电池作为储存和输送电力的方法之前提供电流和电压的。然而,这是第一个充电电池。这意味着它可以被多次使用,并在必要时恢复到完全的收费状态。正是这使它与当时的其他电池化学品不同。

回到第一个电化学电池发明的时候是有点争议的。有一个古老的巴比伦发现,一些人声称是一个工作的电化学电池。无花果树。2是所谓的"巴格达炮台"的图片。没有一致意见认为这些容器被用作电池,也没有任何电化学用途。然而,如果充满像醋酸这样的电解质,它们会产生电流和电压。离子导体中的两种不同的金属--它们怎么可能不会呢?

不管实际情况如何,我们都需要快进到18世纪的近3000年,当时两个荷兰人,穆森布鲁克和库尼埃乌斯,以及德国科学家埃瓦尔德格奥尔格冯克莱斯特,一起制作了一个有效版本的莱登罐。这基本上是一个电容器,但仍然不是真正的电池。这是法国人阿尔莱桑德罗沃尔塔发明的第一电化学电池在1800年,我们称之为伏尔塔的伏打电池,这实际上是一个垂直的塔,在铜和锌盘之间用盐水浸渍的布交替。3

第一个电池的实际问题很明显(电解质泄漏,布保持湿润等。)。然而,它确实产生了巨大的冲击,当单个细胞之间的系列连接被建立起来时,它会产生更大的震动。然而,这并不是储存和输送电力的理想方式。在设计上做了一些改进,使得电池可以通过装在单独玻璃瓶中的连接电池来制造,这是一个苏格兰人--威廉·克鲁克谢克,他制造了一个盒子,把盘子放在一边,而不是放在一个堆栈里。这被称为槽电池,实际上是几乎所有现代电池结构的前身。

然而,这两种设计的最大问题是它们都不能充电。一次放电,你就得装上新的电池板和电解质,然后重新启动。储存和供电并不是一个实际可行的解决办法.

直到1859年,法国人古斯塔夫·普朗泰发明了世界上第一个可充电电化学电池。这是一块螺旋伤口的双层铅片,用橡胶条分开,浸入硫酸电解质中,装在一个玻璃瓶里。4.

 这些板材是充电铅和二氧化铅,并将起跳导线连接到每个铅片上。板块之间的电位差是2伏。它提供的持续电压和电流比电池桩更高,但更重要的是,它可以从电源上充电,而不需要更换任何组件。这种充电的能力以及这种化学物质的电压较高和电流持续时间较长,是在工业化的适当时机出现的,有助于电力供应不可靠的电信和备用电力的普及。

虽然电池在能源供应行业一夜之间引起了轰动,但其容量仍然有限。在卡米尔·阿尔方斯·福雷于880年在铅酸电池商业化方面取得重大突破之前,这一直是一个问题。为了延长电流在放电过程中的持续时间,他想到了用一种由铅氧化物、硫酸和水组成的糊状物涂在铅板上的想法。然后他发展了固化的过程,涂层板被放入一个温暖,潮湿的气氛。

在这些条件下,糊混合物形成碱性硫酸铅,并与铅电极反应形成低电阻键。然后在硫酸中充电,将固化膏转化为电化学活性材料。这使其容量大大高于最初的计划小组。

也是在1881年,欧内斯特·沃克玛用铅网取代了铅片导体。这种网格设计的双重好处是,为活性材料提供了更多的空间,从而提供了更高的容量电池,并使活性材料更好地与网格结合。

这两个优点提供了一个较低的电阻和一个更强大的电池与更高的比能密度。斯库达莫尔·塞隆通过在铅中加入铀矿来改进这一技术,从而使网格变得足够坚硬,能够机械地加工,并真正开始引入更快的生产速度。事实上,1881年是一个新出现的便携式电力供应的产品创新年,就像第一辆由充电电池驱动的电动车,古斯塔夫特罗夫的三轮车,达到了惊人的12公里/小时。

一场保险噩梦!1886年,由铅酸电池提供动力的第一艘潜艇在法国发射。我们还设计了第一个铅酸电池板管状设计,由S.C.公司设计。它提供了更好的生命周期和能量密度。

到目前为止,铅酸电池已经开始运转,并且在1899年,卡米尔·杰纳蒂驾驶的由铅酸电池提供动力的电动汽车达到了109公里/小时。随着电力的发展,包括1882年巴黎电力分配系统的安装和美国莫尔斯电报的出现,铅酸电池显然必须以正当的商业方式生产。