如果您最近查看过您的实用抽屉，您可能会注意到为您的电子设备供电的各种形状、尺寸和类型的电池。首先，有用于手表和小物品的圆形不可充电纽扣电池。还有用于计算器、时钟和遥控器的流行AA和AAA圆柱形电池。然后您的笔记本电脑和手机中就有可充电锂离子电池。不要忘记汽车中的铅酸电池。
我是一位研究电池和电化学的教授。要了解为什么电池有多种不同的尺寸和形状并具有多种用途，请回顾过去，了解电池的起源以及多年来的发展情况。
第一批电池是在1800年代制造的，而且非常简单。首批演示之一是一系列浸泡在盐水中的金属盘，意大利科学家亚历山德罗·沃尔塔发现这些金属盘可以产生电流。第一个铅酸电池是由几块铅放在一罐硫酸中制成的。现代版本并没有那么不同。它们只是更容易制造，并且含有各种添加剂来提高性能。
在所有情况下，电池都以相同的方式运行：两个不同电极之间的电压差产生电流，可以放电为设备供电。然后可充电电池可以反转该电流以重新充电。在电池内部，电流伴随着离子流过液体(电解质)。
电流中每个电子的通过都伴随着一个离子通过电解质的传输。可以存储更多离子的电极使得电池可以容纳更多电荷，因此一次充电的使用寿命更长。专为更快的离子存储而设计的电极可以使电池放电更快，适合高功率应用。最后，能够多次充电和放电而不降低性能可以使电池具有较长的使用寿命。
铅酸电池
铅酸电池是第一个可充电电池，由GastonPlante于1859年发明，他在酸性溶液中用铅板进行实验，发现电流的流动和存储可以逆转。
铅酸电池必须足够大，才能提供足够的电量来启动汽车。它还必须能够在寒冷气候下使用并持续多年。由于电解液是一种腐蚀性酸，外壳必须坚固，以保护人员和汽车部件免受任何可能的伤害。了解了这一切之后，现代铅酸电池块状且笨重也就说得通了。
碱性电池
另一方面，计算器和数字秤等家用设备可以使用较小的电池，因为它们不需要大量电量。这些主要是不可充电的碱性电池，已经使用了几十年。标准化电池尺寸为AAAA、AAA、AA、C和D，以及纽扣和纽扣电池等。尺寸与它们存储的电量(电池越大，容纳的电量越多)以及所供电设备的尺寸有关。
有时，您可能会发现碱性电池以矩形形状出售，就像常见的9伏电池一样，但打开外壳，您会发现它们只是内部连接在一起的几个圆柱形电池。圆柱形电池已经存在了很长时间，使用也很广泛，以至于这些公司制造任何不同的电池是没有意义的——这需要投资来改变他们的制造设施，而这是他们不愿意做的。
锂离子电池
镍镉电池是最早广泛用于家用电子产品的可充电电池，并在20世纪末流行。但他们也有自己的陷阱。镉的毒性很强，电池会产生“记忆效应”，从而缩短其使用寿命。
几十年来，人们一直在研究锂在可充电电池中的潜在用途，因为它作为一种轻质金属具有独特的特性，可以储存大量能量。索尼于1991年首次将锂离子电池商业化。
该公司生产圆柱形电池，因为它们最容易制造。在20世纪90年代，索尼生产了大量的摄像机和磁带，因此拥有大量用于卷对卷制造的设备。很自然地，重新利用该设备来生产电池电极卷，这些电极卷是通过在铜或铝片上浇铸薄膜，然后将它们卷成“果冻卷”圆柱体而制成的。
这些圆柱形电池的厚外壳机械强度高，为了增加另一层安全性，它们还配有泄压阀。很快，这些早期的锂离子电池就占领了便携式电子产品市场，特别是笔记本电脑和手机，因为它们比镍镉充电电池存储更多的能量并且持续时间更长。
影响电池的因素
出于成本和可制造性的原因，电池被制造成特定的尺寸和形状，但在其他情况下，则是由于传统的制造工艺。市场需求也发挥着作用。
例如，直到特斯拉开始使用圆柱形锂离子电池而不是其他电动汽车制造商使用的矩形软包或棱柱形电池制造汽车后，电动汽车才开始腾飞。软包和棱柱形电池可以紧密包装在一起，但由于圆柱形电池已经用于便携式电子产品大规模生产，特斯拉能够在2010年代生产成本更低的电动汽车。
未来电池的形状和尺寸不仅取决于它们储存的能量，还取决于市场经济——制造每种类型的电池有多容易，制造它们的成本是多少以及它们的用途为了。这些因素是创新和历史的结合。
标签：
免责声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！