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鉛酸蓄電池的發(fā)明

    1799 年伏打（Alessandro Volta）用鋅片與銅片夾以鹽水浸濕的紙片組裝成電堆；1836 年，丹尼爾（John Frederic Daniell）利用伏打電堆的工作原理制成了第一個(gè)實(shí)用電池，標(biāo)志著化學(xué)電池進(jìn)入生產(chǎn)和生活中，但銅鋅體系的電池用完后不能充電供重復(fù)使用，阻礙了其更廣泛地應(yīng)用。1801 年，戈特洛（Nicolas Gautherot）在實(shí)驗(yàn)中用伏打電堆和兩根鉑絲電解鹽水產(chǎn)生氫氣和氧氣，在其撤走電源并將兩根鉑絲直接接觸時(shí)，出現(xiàn)了短時(shí)間的反向電流（當(dāng)時(shí)也被稱為二次電流，今稱放電電流），但電流維持的時(shí)間太短，沒(méi)有實(shí)用價(jià)值。1802 年里特（Johann Wilhelm Ritter）用伏打電堆向一疊夾以鹽水浸濕紙片的銅片進(jìn)行充電，在撤走電源后，其發(fā)現(xiàn)兩片銅片之間存在 0.3V的電壓； 之后再用金屬鉛、 錫和銅替代銅片進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)， 均測(cè)到了不同的電壓值。1854 年德國(guó)科學(xué)家辛斯特登（Wilhelm Joseph Sinsteden）在使用多種電池進(jìn)行研究時(shí)，認(rèn)識(shí)到浸沒(méi)在硫酸中的鉛電極具有一定的儲(chǔ)能容量，即對(duì)電極充電之后可以向負(fù)載供電，并報(bào)道了其能量密度，但其未意識(shí)到這一發(fā)現(xiàn)的重要價(jià)值。1859 年，普蘭特（Raymond Gaston Plante）獨(dú)立于辛斯特登發(fā)現(xiàn)并報(bào)道了從浸在硫酸溶液中并充電的一對(duì)鉛板， 在撤去充電電流并加上負(fù)載后可以得到有效的放電電流，這個(gè)體系的放電電流在諸多電極-電解液體系中可以維持最長(zhǎng)的時(shí)間，并且電壓也最高。普蘭特根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)了具有實(shí)用價(jià)值的蓄電池，并在 1860 年向法國(guó)科學(xué)院展示了這一可充電電池，這標(biāo)志著第一個(gè)可以重復(fù)使用的電池問(wèn)世。1870 年，發(fā)電廠開(kāi)始使用直流發(fā)電機(jī)，并引入鉛酸蓄電池進(jìn)行負(fù)載調(diào)峰，即在晚上充電，白天供電。1879 年愛(ài)迪生（Thomas Edison）發(fā)明了白熾燈，讓電力走進(jìn)千家萬(wàn)戶，同時(shí)激發(fā)了用戶在輸電線架設(shè)不到的地方使用電源的需求，這正是鉛酸蓄電池的應(yīng)用場(chǎng)合。限于制造工藝，當(dāng)時(shí)鉛酸蓄電池還無(wú)法大規(guī)模生產(chǎn)，但越來(lái)越多的研究者已開(kāi)始參與鉛酸蓄電池的研究。從此，鉛酸蓄電池開(kāi)始處于因市場(chǎng)需求而促進(jìn)其研發(fā)的狀態(tài)，人們對(duì)它進(jìn)行不斷地研究和改進(jìn)，使其得到極大地發(fā)展。鉛酸蓄電池是迄今發(fā)展時(shí)間最長(zhǎng)，技術(shù)最成熟的電池技術(shù)。

    1881 年， 富萊（Camille Alphonse Faure）和布魯希（Charles Francis Brush）二人制成涂膏式極板，即用鉛的氧化物和硫酸水溶液混合制成鉛膏涂在鉛板上，較好地防止了活性物質(zhì)的脫落，使鉛酸蓄電池的制造工藝有了很大進(jìn)步。1882 年賽隆（John Scudamore Sellon）采用鉛-銻（Pb-Sb）合金制造板柵，克服了由于充放電前后電極活性物質(zhì)體積膨脹、 收縮使得作為活性物質(zhì)載體的板柵發(fā)生變形的問(wèn)題，大大提高了電池極板的強(qiáng)度，使鉛酸蓄電池的壽命有了較大提高。1970 年之前，鉛酸蓄電池的極板需浸在可流動(dòng)的硫酸中使用，在電池充電后期和過(guò)充電時(shí)，會(huì)發(fā)生電解水的副反應(yīng)，氫氣和氧氣可無(wú)障礙地釋放出來(lái)，這帶來(lái)電解液失水， 電池需定期維護(hù)的問(wèn)題。 于是研究人員一直試圖研制“密封式”鉛酸蓄電池，希望能克服上述問(wèn)題。1957 年德國(guó)陽(yáng)光（Sonnenschein）發(fā)明了 SiO2 膠體密封鉛酸蓄電池，即閥控式密封鉛酸蓄電池（valve-regulatedlead-acidbatteries，VRLA）的 Gel 技術(shù) 。 1971 年 美 國(guó) 蓋 茨 （Gates ） 公 司 發(fā) 明 了 吸 液 式 超 細(xì) 玻 璃 棉 隔 板（absorbedglassmat）即閥控式密封鉛酸蓄電池的 AGM 技術(shù)。Gel 技術(shù)和 AGM 技術(shù)的閥控密封鉛酸蓄電池，實(shí)際解決了電池內(nèi)部氧氣的復(fù)合循環(huán)問(wèn)題，運(yùn)行及安全性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)之前的技術(shù)。VRLA 從 1973 年于小型電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化之后至今，在外形及尺寸上均有了較大的發(fā)展，因而廣泛適用于眾多領(lǐng)域，成為蓄電池產(chǎn)品中的重要組成部分。