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电池知识全面解析：从发明到回收

泰然健康网
2026-02-09 13:04

电池知识全面解析：从发明到回收

电池，这一将化学能高效转化为电能的神奇装置，在我们的日常生活中扮演着不可或缺的角色。它不仅为各种电子设备提供稳定的电源，更在近代科技发展中占据着举足轻重的地位。从早期的原始电池到如今的锂电池，电池技术的革新不断推动着人类社会的进步。接下来，我们将一同探寻电池的奥秘，了解其发明史、工作原理以及回收利用的重要价值。
1887年，英国人赫勒森创制出最早的干电池，其电解液为糊状，不易溢漏，便于携带，因而得到广泛使用。随后，Thomas Edison在1890年发明了可充电的铁镍电池，为电池技术带来了重大突破。1896年，干电池在美国实现批量生产，同时D型电池也得以问世。同年，Waldmar Jungner又发明了镍镉电池，为电池领域注入了新的活力。

进入20世纪，电池技术持续发展。1910年，可充电的铁镍电池开始商业化生产，进一步推动了电池行业的繁荣。同年，中国也开始了干电池和铅酸蓄电池的本土生产（上海交通部电池厂）。随后，Thomas Edison在1914年又发明了碱性电池，提升了电池的性能。

随着科技的进步，电池技术不断革新。1934年，Schlecht发明了镍镉电池的烧结极板，提高了电池的效率。1947年，Neumann开发出密封镍镉电池，进一步增强了电池的安全性。1949年，Lew Urry又成功开发出小型碱性电池，满足了人们对便携式电源的需求。

太阳能电池的诞生是电池技术史上的又一里程碑。1954年，Gerald Pearson、Calvin Fuller和Daryl Chapin联手开发出太阳能电池，为可再生能源的应用开辟了新途径。同年，Energizer公司制造出第一个9伏电池，为电子产品提供了稳定的电源。

中国在电池技术的发展中也扮演着重要角色。1956年，中国建设了第一个镍镉电池工厂（风云器材厂（755厂）），开启了本土电池工业的新篇章。随后，中国在碱性电池的研究方面也取得了显著进展，如在1960年前后，Union Carbide公司商业化生产碱性电池，中国也开始研究碱性电池（西安庆华厂等三家合作研发）。

进入20世纪70年代，电池技术取得了更多突破。免维护铅酸电池的出现解决了传统铅酸电池的维护问题。同时，一次锂电池也实现了实用化，为便携式电子产品提供了更高效的电源。此外，Philips Research的科学家在1976年还发明了镍氢电池，为电池领域带来了新的选择。

随着科技的不断进步，电池技术持续创新。1980前后，稳定的用于镍氢电池的合金得以开发出来，进一步提升了镍氢电池的性能。中国也在镍氢电池的研究方面取得了重要进展，如南开大学在1983年开始研究镍氢电池。此外，中国在改进镍镉电池工艺方面也取得了显著成果，采用发泡镍技术使电池容量提升了40%。

进入20世纪90年代后，可充电锂离子电池的商业化生产成为现实。Sony公司在1991年率先实现了锂离子电池的商业化生产，标志着电池技术进入了新的发展阶段。同时，碱性充电电池的研发也取得了重要进展。如Gsellmann在1992年取得碱性充电电池专利后，Battery公司也开始生产碱性充电电池。此外，中国在镍氢电池的商业化生产方面也取得了重要突破。

进入21世纪后，电池技术继续保持快速发展势头

可充电锂聚合物电池和锂离子电池的商业化生产为电子产品提供了更加高效、安全的电源解决方案。同时，人们对环保和可持续发展的关注也促使电池行业不断探索新的技术和材料以减少环境污染并提高资源利用效率。
2000年以后，燃料电池与太阳能电池逐渐成为全球新能源发展领域的焦点。这两种电池技术各自独特的供能原理，吸引了众多科研机构和企业的关注。
在化学电池中，化学能直接转化为电能，这一过程主要通过电池内部的自发氧化和还原反应实现。这些反应在电池的两个电极上分别进行。负极的活性物质，由在电解质中稳定且电位较负的还原剂构成，例如活泼金属如锌、镉、铅，以及氢或碳氢化合物等。而正极的活性物质则是由电位较正且在电解质中稳定的氧化剂组成，例如金属氧化物如二氧化锰、二氧化铅、氧化镍，或是氧、空气、卤素及其盐类，以及含氧酸及其盐类等。电解质，作为离子导电性良好的材料，其种类繁多，包括酸、碱、盐的水溶液，有机或无机非水溶液，熔融盐或固体电解质等。

电流密度，即单位电极面积上通过的电流，对电池性能有着重要影响。随着电流密度的增大，极化现象也会愈发严重，而这正是导致电池能量损失的重要因素之一。极化的原因可归纳为三类：一是欧姆极化，由电池各部分电阻引起；二是活化极化，与电极-电解质界面层的电荷传递过程有关；三是浓差极化，源于电极-电解质界面层中的传质过程迟缓。

为了减小极化现象，我们可以采取多种措施，如增大电极反应面积、降低电流密度、提高反应温度，以及改善电极表面的催化活性等。然而，这些措施往往难以全面兼顾，需要在实际应用中根据具体情况灵活选择和优化。同时，对于废旧电池的回收处理也是一个重要的课题，需要引起我们的足够重视。
废电池虽小，却潜藏着巨大的环境隐患。由于废电池的污染隐蔽性较强，往往难以引起人们的足够重视。然而，随着中国成为电池生产和消费大国，废电池污染问题已迫在眉睫。据环保专家揭示，废电池中蕴含着丰富的金属资源，如每回收1000克金属，便可获得82克汞和88克镉。这不仅意味着废电池的回收处置能够有效减少污染源，还能实现资源的回收再利用。

事实上，国外发达国家对废电池的回收利用已给予高度重视。在西欧许多国家，专门的废电池回收箱不仅设在商店内，更直接摆放在大街上，以便市民随手投放。这些举措使得废电池中的95%物质都能得到有效回收，尤其是重金属的回收价值更是不可忽视。

例如，国外再生铅业发展迅猛，目前再生铅已占现有铅生产量的55%。而在再生铅业中，废铅蓄电池的再生处理又占据了重要地位。每100千克废铅蓄电池经过处理，可以回收利用50～60千克铅。此外，对于含镉废电池的再生处理，国外也已掌握较为成熟的技术，能够从100千克含镉废电池中回收约20千克金属镉。同时，针对含汞电池，国外则主要采用环境无害化处理手段来防止其污染环境。

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