1800年,意大利物理学家亚历山德罗·朱塞佩·安东尼奥·安纳塔西欧·伏特,用锌片与铜片夹以盐水浸湿的纸片组装成电堆;
伏打电堆
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氢气和氧气,在其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流(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纸片的铜片进行充电,在撤走电源后,其发现两片铜片之间存在0.3V的电压; 之后再用金属铅、锡和铜替代铜片进行了实验,均测到了不同的电压值。
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,标志着化学电池进入生产和生活中,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。
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,但其未意识到这一发现的重要价值。
1859年,法国著名物理学家、考古学家普兰特(Raymond Gaston Plante)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。普兰特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。
铅蓄电池发明者——普兰特
1870年,发电厂开始使用直流发电机,并引入铅酸蓄电池进行负载调峰,即在晚上充电,白天供电。
1879年,爱迪生(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,这正是铅酸蓄电池的应用场合。限于制造工艺,当时铅酸蓄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蓄电池的研究。从此,铅酸蓄电池开始处于因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。铅酸蓄电池是迄今发展时间最长,技术最成熟的电池技术。
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,使铅酸蓄电池的制造工艺有了很大进步。
1882年,赛隆(John Scudamore Sellon)采用铅-锑(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,使铅酸蓄电池的寿命有了较大提高。
1970年之前,铅酸蓄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,氢气和氧气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”铅酸蓄电池,希望能克服上述问题。
1957年,德国阳光(Sonnenschein)发明了SiO2胶体密封铅酸蓄电池,即阀控式密封铅酸蓄电池(valve-regulatedlead-acidbatteries,VRLA)的Gel技术。
二氧化硅生产示意图
1971年,美国盖茨(Gates)公司发明了吸液式超细玻璃棉隔板(absorbedglassmat)即阀控式密封铅酸蓄电池的AGM技术。
Gel 技术和 AGM 技术的阀控密封铅酸蓄电池,实际解决了电池内部氧气的复合循环问题,运行及安全性能远远超过之前的技术。
VRLA(valve-regulated lead-acid battery密封式阀控铅酸蓄电池)从1973年于小型电池实现商业化之后至今,在外形及尺寸上均有了较大的发展,因而广泛适用于众多领域,成为蓄电池产品中的重要组成部分。#电动车电池#