铅酸电池的发展史

发布日期:2016-03-16 16:41:38   文章来源:山东久力集团
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1799 年伏打(Alessandro Volta)用锌片与铜片夹以盐水浸湿的纸片组装成电堆;1836 年,丹尼尔(John Frederic Daniell)利用伏打电堆的工作原理制成了第一个实用电池,这标志着化学电池进入社会的生产生活,但铜锌体系的电池用完后不能充电供重复使用,阻碍了其更广泛地应用。
1801年,戈特洛(Nicolas Gautherot)在实验中用伏打电堆和两根铂丝电解盐水产生 H2 和 O2。当他撤走电源并将两根铂丝直接接触时,出现了短时间的反向电(当时也被称为二次电流,今称放电电流) ,但电流维持的时间太短,没有实用价值。1802 年里特(Johann Wilhelm Ritter)用伏打电堆向一叠夹以盐水浸湿片的铜片进行充电,在撤走电源后,他发现两片铜片之间存在 0.3 V 的电压[6]。之后他用金属铅、锡和铜替代铜片进行了实验,均测到了不同的电压值, 但他没有采用硫酸作为电解液,否则或许铅酸电池的发现将提前。当时已有其他科学家通过浸没在硫酸中的铅电极制得了 PbO2, 可以说离铅酸电池的最终发明已经很近了。1854 年德国科学家辛斯特登(Wilhelm Joseph Sinsteden)在使用多种电池进行研究时,认识到浸没在硫酸中的铅电极具有一定的储能容量,即对电极充电之后可以向负载供电,并报道了其能量密度,但他仍未意识到这一发现的重要价值。1859 年,普兰特(Raymond Gaston Planté)独立于辛斯特登发现并报道了从浸在硫酸溶液中并充电的一对铅板 ,在撤去充电电流并加上负载后可以得到有效的放电电流,这个体系的放电电流在诸多电极-电解液体系中可以维持最长的时间并且电压也最高。他根据这一原理设计了具有实用价值的蓄电池, 并在 1860 年向法国科学院展示了这一可充电电池,这标志着第一个可以重复使用的电池问世, 即加上反向电流就可以对电池进行充电,充电之后电池就可以继续使用。因为此前发明的电池都只能随着反应物耗尽而废弃,因而铅酸电池能为人们更广泛、廉价地利用电能提供便利,具有重大意义。到了 1870 年,发电厂开始使用直流发电机,并引入铅酸电池进行负载调峰,即在晚上充电,白天供电。1879 年爱迪(Thomas Edison)发明了白炽灯,让电力走进千家万户,同时激发了用户在输电线架设不到的地方使用电源的需求,这正是铅酸电池的应用场合。然而限于制造工艺,那时铅酸电池还无法大规模生产,但越来越多的研究者已开始参与铅酸电池的研究。从此,铅酸电池开始处于因为市场需求而促进其研发的状态,人们对它
进行不断地研究和改进,使其得到极大地发展。可以说铅酸电池是迄今发展时间最长,技术最成熟的电池技术。与铅酸电池有关的重要发现与进展1881 年,富莱(Camille Alphonse Faure)和布鲁希(Charles Francis Brush)二人制成涂膏式极板,即用铅的氧化物和硫酸水溶液混合制成铅膏涂在铅板上,较好地防止了活性物质的脱落,使铅酸电池的制造工艺有了很大进步。

1882 年赛隆(John Scudamore Sellon)采用Pb-Sb 合金制造板栅,克服了由于充放电前后电极活性物质体积膨胀、收缩使得作为活性物质载体的板栅发生变形的问题, 大大提高了电池极板的强度,使铅酸电池的寿命有了较大提高。1.3 阀控密封铅酸电池(VRLA)的发明在 1970 年之前, 铅酸电池的极板需浸在可流动的硫酸中使用,在电池充电后期和过充电时,会发生电解水的副反应, 可无障碍地释放出来,这带来电解液失水,电池需定期维护的问题。于是研究人员一直试图研制“密封式”铅酸电池,希望能克服上述问题