废弃的镍镉电池 《文明之光》之《发明365》8月5日，充电池的发明
了解我们人类科技发展的历史，特别是发明的历史，将有助于我们了解我们的文明，有助于我们看清未来。 ——《
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《发明365》序言
如今，由于电脑、移动设备（包括手机）和电动汽车的使用和普及，充电电池的作用甚至超过了电池本身。
如今，由于电脑、移动设备（包括手机）和电动汽车的使用和普及，充电电池的作用甚至超过了电池本身。 我们在前几期已经介绍过化学电池的原理。 从根本上来说，无论是早期的铅酸电池还是后来的干电池，其原理都是通过化学反应将化学能转化为电能。 在自然条件下，这一过程是单向的。 但是，如果我们给电池充电，能否让它发生逆反应，将电能转化为化学能呢？ 对于某些电池，比如铅酸电池，答案是肯定的，但是对于其他电池，比如我们前面提到的锌干电池、石墨干电池，效果就特别差（但也不是不可能，我自己也做过实验） ，使用充电器给干电池充电可以延长电池寿命10%左右，但不建议您测试，因为有爆炸的危险）。
最早的充电电池就是利用上述原理发明的。 早在1859年，法国物理学家普兰特（）就发明了一种通过施加反向电压对废铅酸电池进行充电的方法。 这项发明至今仍在使用。 是的，这就是我们汽车电池的工作原理。 铅酸电池既携带不方便，又不安全。 因此，科学家在发明干电池的同时，也在寻找新的充电电池来替代铅酸电池。 1899年，瑞典科学家（）发明了镍镉（NiCd）充电电池，我们一直使用到21世纪。 不过，在过去，镍和镉都是非常昂贵的金属，因此这种充电电池很长一段时间都没有离开实验室。 伟大的发明家爱迪生用铁代替镉，发明了一种廉价的替代品，但由于电力不足而从未商业化。 直到1947年，美国发明家乔治·纽曼发明了一种在电池中重复使用镍镉金属的制造工艺，使得同等数量的镍镉电池的寿命大大提高。 这使得镍镉电池进入市场。 然而，最初之后，镍镉电池的价格仍然是同等干电池的20倍。
镍镉电池有两个固有的缺点。 首先是内存充电的问题。 也就是说，如果充电前只使用了一部分电量（比如1/3），那么充电电池以后能使用的剩余电量就只有这个量。 带电的部分（即1/3）。 这是非常不方便的。 用户每次都要记得充电。 如果旅行时电池充电了一半，那就尴尬了，因为无法充满电并带走。 第二个问题是镉是一种剧毒金属。 如果将废旧电池扔掉，会严重污染环境。 因此，美国必须回收废弃的镍镉电池。
如今，镍镉充电电池的替代品是镍锰氢 (NiMH) 充电电池。 这种电池是由瑞士一家研究机构于1967年发明的，并得到了两大汽车公司——德国大众和奔驰的支持。 镍锰氢电池的电量是同体积镍镉电池的三倍，无充电记忆，污染也少得多。 大众和奔驰研发新型充电电池的目的就是为了取代汽车原有的铅酸电池，但当你进行经济计算时，你会发现并不划算。 因此，奔驰虽然获得了该专利，但并没有进行推广。 这种新型电池于 20 世纪 70 年代末首次用于卫星和其他昂贵且对体积和重量非常敏感的仪器中。 但随着科学家后来改进了这种电池材料，其成本大幅下降，达到镍镉电池的两倍，最终取代了镍镉充电电池。 它最初的设计用途是作为汽车电池，2008年才用于混合动力汽车。
顺便说一下，镍氢充电电池的电压下降速度比现在使用的碱性干电池慢。 它的电压可以长时间维持在1.2V，而碱性电池的电压会很快从1.5V下降到1.2V，然后又迅速下降到1V左右。
明天我们将介绍锂电池和电动汽车的充电技术。