La historia de las baterías
1800
Alessandro Volta inventó la primera batería del mundo.
1802
El Dr. William Kruschek diseñó la primera batería de fácil fabricación.
1836
John Daniel mejoró la batería para proporcionar una corriente de descarga estable.
1859
Gaston Plant inventó la batería recargable de plomo-ácido.
1868
George Lakeland desarrolló una batería utilizando un electrolito.
1881
J. Zebolt patentó la batería de celda seca.
1888
El Dr. Gessner inventó la primera batería seca.
1890
Thomas Edison inventó la batería recargable de hierro-níquel.
1896
Producción en masa de baterías secas en Estados Unidos
1896
Invención de la batería tipo D.
1899
Waldmar Jungner inventó la batería de níquel-cadmio.
1910
Producción comercial de baterías recargables de hierro-níquel
1911
China construye una fábrica para producir baterías secas y baterías de plomo-ácido (Fábrica de baterías del Ministerio de Comunicaciones de Shanghai)
1914
Thomas Edison inventó la batería alcalina.
1934
Schlecht y Akermann inventaron la placa sinterizada para baterías de níquel-cadmio.
1947
Neumann desarrolló la batería sellada de níquel-cadmio.
1949
Lew Urry (Energizer) desarrolló una pequeña pila alcalina.
1954
Gerald Pearson, Calvin Fuller y Daryl Chapin desarrollan la célula solar.
1956
Energizante. Haga su primera batería de 9 voltios.
1956
China construyó su primera fábrica de baterías de níquel-cadmio (Fengyun Equipment Factory (Factory 755))
Alrededor de 1960
Estados Unidos Corporación de Carburo. Para la producción comercial de pilas alcalinas, China comenzó a investigar sobre pilas alcalinas (desarrolladas conjuntamente por tres empresas, incluida Xi'an Tsinghua Factory).
Hacia 1970
Aparecieron las baterías de plomo-ácido sin mantenimiento.
Alrededor de 1970
Las baterías primarias de litio son muy prácticas.
1976
Científicos del Instituto de Investigación Philips inventaron la batería de hidruro metálico de níquel.
Alrededor de 1980
Se desarrolló una aleación estable para baterías de níquel-hidruro metálico.
1983
China comienza a estudiar las baterías de hidruro metálico de níquel (Universidad de Nankai)
1987
El proceso interno de níquel-cadmio Las baterías se mejoraron y se utilizaron espuma de níquel, la capacidad de la batería aumentó en 40.
Antes de 1987
Producción comercial de baterías primarias de litio en China
1989
La investigación sobre baterías de hidruro metálico de níquel en mi país fue incluido en el plan nacional.
Antes de 1990
Aparecieron las baterías de tipo angular (de goma),
Alrededor de 1990
Las baterías Ni-MH ya se comercializaban producido.
1991
Sony. Producción comercial de baterías recargables de iones de litio
1992
Karl Kordesch, Josef Gsellmann y Klaus Tomantschger reciben una patente para baterías alcalinas recargables.
1992
Battery Technologies produce baterías alcalinas recargables.
1995
La producción comercial de baterías de hidruro metálico de níquel en China ha comenzado a tomar forma.
1999
Producción comercial de baterías recargables de polímero de litio
En 2000
Producción comercial de baterías de iones de litio en China
Después del año 2000
Las pilas de combustible y las células solares se han convertido en el foco de nuevos temas de desarrollo energético a los que el mundo presta atención.
La historia del desarrollo de las baterías abarca desde el nacimiento de las baterías Daniel en 1836 hasta la invención de las baterías de plomo-ácido en 1859, la invención de las baterías de óxido de plata en 1883, y la comercialización de las baterías en 1888. hasta la invención de las baterías de níquel-cadmio en 1899, y luego hasta 19065438 Se inventó la batería de níquel-cadmio. Sin embargo, después de la Segunda Guerra Mundial, la tecnología de las baterías entró en un período de rápido desarrollo. Primero, para satisfacer las necesidades de las aplicaciones de uso pesado, se desarrollaron baterías alcalinas de zinc-manganeso, seguidas por baterías selladas de níquel-cadmio en 1951. En 1958, Harris propuso utilizar electrolito orgánico como electrolito para baterías primarias de litio, que comenzaron a utilizarse para uso militar y civil a principios de la década de 1970. Posteriormente, por consideraciones de protección del medio ambiente, la investigación se centró en las baterías. Después de comercializarse a principios del siglo XX, las baterías de níquel-cadmio se desarrollaron rápidamente en la década de 1980.
A medida que aumenta la conciencia de la gente sobre la protección del medio ambiente, el uso de metales tóxicos como el plomo y el cadmio se restringe cada vez más, por lo que es necesario encontrar nuevas baterías recargables que puedan sustituir a las tradicionales de plomo-ácido y de níquel. baterías de cadmio. Las baterías de iones de litio se convierten naturalmente en uno de los fuertes candidatos.
Las baterías de iones de litio se inventaron alrededor de 1990. Las baterías de iones de litio se comercializaron en 1991. La batería de polímero de iones de litio se inventó en 1995 y se comercializó en 1999. En la sociedad moderna, la gama de aplicaciones de las baterías ha evolucionado desde el suministro de energía inicial de linternas, radios, automóviles y motocicletas en la década de 1940 hasta los 40-50 usos actuales. Desde relojes electrónicos, reproductores de CD, teléfonos móviles, MP3, MP4, cámaras fotográficas, videocámaras, mandos a distancia diversos, afeitadoras, taladros de pistola, juguetes para niños, etc. Desde suministros eléctricos de emergencia en hospitales, hoteles, supermercados, centrales telefónicas, etc., hasta baterías militares para herramientas eléctricas, remolcadores, remolques, carretillas elevadoras, sillas de ruedas, carritos de golf, bicicletas eléctricas, vehículos eléctricos, centrales eólicas, misiles, submarinos, torpedos. , etc. También hay baterías especiales disponibles para cumplir con diversos requisitos especiales. Las baterías se han convertido en una fuente de energía indispensable y conveniente para la sociedad humana.
El desarrollo de baterías en China
La primera fábrica de baterías de China nació en Shanghai en 1911. 1921 También se construye en Shanghai la primera fábrica profesional de baterías de plomo-ácido, Shanghai Battery Factory. En 1941, comenzó a producir baterías secas de zinc-manganeso y a reparar baterías de plomo-ácido en la Fábrica de Materiales de Telecomunicaciones afiliada a la Tercera Oficina de la Comisión Militar en Yan'an. En 1957, se estableció el Laboratorio de Investigación de Fuentes de Energía Química de la Oficina de Materiales Eléctricos del Ministerio de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. En 1958, se convirtió en el primer instituto de investigación profesional del país, a saber, el Instituto de Investigación de Fuentes de Energía Química del Ministerio de. Maquinaria (anteriormente Instituto de Investigación de Fuentes de Energía de Tianjin del Ministerio de Industria Electrónica). 65438-0960, Fengyun Equipment Factory, la primera fábrica de baterías alcalinas de China, fue aceptada oficialmente y puesta en producción en Xinxiang, Henan. A principios de la década de 1990, el país comenzó a abordar el proyecto "863", que condujo al rápido desarrollo de la producción de baterías de hidruro metálico de níquel. En el futuro, China comenzará a abordar las baterías de iones de litio "863", con la esperanza de promover la localización de las baterías de iones de litio y sus materiales.
La necesidad de desarrollar la producción de baterías de iones de litio en China
Para la actual industria de baterías de China, los principales problemas son la grave contaminación ambiental y el desperdicio de recursos. En lo que respecta a la contaminación ambiental, debido al bajo grado de automatización y mecanización de la industria de baterías de mi país, muchas empresas operan principalmente de forma manual, lo que genera una alta contaminación en el proceso de producción y grandes daños a la salud de los trabajadores. La industria de las baterías secas ha sido apodada "empresa contaminante" y "industria negra". Estos contaminantes incluyen principalmente polvo de MnO2, HgO, humo de asfalto, humo, humo de parafina, etc. Entre ellos, el mercurio es el metal pesado altamente tóxico que más llama la atención. Cantidades muy pequeñas de mercurio son muy tóxicas para el cuerpo humano. Actualmente, los países desarrollados han anunciado una prohibición de la producción e importación de baterías de mercurio a partir de 1994. En la actualidad, la mayoría de los fabricantes nacionales siguen produciendo baterías de mercurio. Los principales contaminantes en la industria de las baterías de plomo-ácido son el plomo, el polvo de óxido de plomo, la niebla ácida y el ácido residual. El plomo también es un metal pesado tóxico. El envenenamiento crónico por plomo se manifiesta principalmente como daño al sistema nervioso, disfunción renal y anemia. La mayoría de las materias primas utilizadas en las baterías de níquel-cadmio son polvo y también existe el problema de la contaminación por polvo. Además, el cadmio es muy tóxico y puede acumularse en los riñones y los huesos, provocando disfunción renal. Además, el calcio de los huesos se reemplaza por cadmio, lo que hace que los huesos estén sensibles y dolorosos.
Además, las nieblas alcalinas y los ácidos residuales también son contaminantes importantes. Las baterías secas de zinc-manganeso a menudo presentan pátina y supuración, y algunas baterías MH-Ni siempre rocían álcali o explotan durante el uso. Una gran proporción de las baterías de plomo-ácido siguen siendo baterías anticuadas de celda abierta y la acidez del gas todavía existe durante su uso.
Una gran cantidad de pilas desechadas desperdician muchos materiales útiles. Por ejemplo, las baterías de plata de las baterías secas básicamente no se reciclan en China, y el efecto de utilización de las baterías secas de zinc y manganeso de bajo valor es aún peor.
Para reducir la contaminación, proteger el medio ambiente, mantener el equilibrio ecológico y proteger los recursos limitados de la tierra, debemos ampliar los tipos de recursos tanto como sea posible, elegir recursos abundantes y utilizar recursos que son beneficiosos para la protección del medio ambiente. Por tanto, las baterías de iones de litio se han convertido en un tipo de batería que hay que desarrollar en nuestro país.
La historia del desarrollo de las pilas alcalinas de zinc-manganeso
Hasta ahora, el desarrollo de las pilas de zinc-manganeso ha pasado por un largo proceso de evolución. Ya en 1868, el ingeniero francés George Lakeland utilizó dióxido de manganeso y polvo de carbono como polvo de ánodo, lo presionó en un cilindro cerámico poroso, insertó un colector de corriente de varilla de carbono como ánodo e insertó parcialmente una varilla de zinc en la solución como cátodo. , utilizando una solución acuosa de cloruro de amonio al 20% como electrolito y una botella de vidrio como recipiente de la batería, se fabricó la primera batería húmeda de zinc y manganeso. En 1886, Gais convirtió la solución acuosa de cloruro de amonio en una pasta compuesta de cloruro de amonio, cloruro de zinc, yeso y agua, convirtió la lámina de zinc en un recipiente cilíndrico para la batería y lo selló con parafina, creando así el prototipo del batería original. Poco después, la harina y el almidón se utilizaron como agentes gelificantes para soluciones electrolíticas, lo que mejoró enormemente la portabilidad de las baterías de zinc-manganeso y sentó una buena base para su producción industrial y su uso generalizado. Alrededor de 1890, esta batería se empezó a producir industrialmente en todo el mundo.
El ánodo de amalgama de zinc se utilizó hacia 1870 para reducir la autodescarga de zinc. En 1877, las varillas de carbono se sumergieron en cera para evitar que se arrastraran y reducir la corrosión del colector de corriente de metal.
En 1923, se utilizó negro de acetileno en lugar de polvo de grafito y la capacidad se incrementó en un 40-50. En 1945, la aplicación de dióxido de manganeso electrolítico en las baterías mejoró aún más el rendimiento de descarga de las baterías de zinc-manganeso. . Sin embargo, con el desarrollo de los tiempos, las pilas alcalinas ordinarias de zinc-manganeso ya no pueden satisfacer la demanda del mercado.
Hace ya 100 años, alguien propuso utilizar zinc como electrodo negativo, MnO2_2 como electrodo positivo y KOH o NaOH como electrolito. Durante el largo proceso de investigación, se centró principalmente en cuatro aspectos: primero, usar electrodos de zinc porosos en polvo para reemplazar los electrodos de lámina para reducir la densidad de corriente de descarga y resolver el inconveniente de que las láminas de zinc se pasivan fácilmente en soluciones alcalinas; en segundo lugar, usar contraelectrodos; estructura, aumentar la cantidad de relleno de MnO2 para igualar la capacidad de los electrodos positivo y negativo; el tercer paso es amalgamar el polvo de zinc y agregar ZnO a la solución alcalina para resolver la corrosión del zinc en la solución alcalina; Mejora de la estructura de sellado y materiales de sellado, resuelve el fenómeno de la escalada alcalina.
No fue hasta la década de 1950 que se desarrollaron con éxito pilas alcalinas de zinc-manganeso basadas en pilas secas de zinc-manganeso. Utiliza polvo de zinc como electrodo negativo, dióxido de manganeso electrolítico como electrodo positivo y NaOH o KOH como electrolito, lo que mejora enormemente el rendimiento de la batería. No solo tiene una alta capacidad, sino que también es adecuado para descargas continuas de corriente grande. También tiene un excelente rendimiento a bajas temperaturas, rendimiento de almacenamiento y rendimiento antifugas.
Las baterías alcalinas de manganeso anteriores necesitaban controlar el contenido de gas del polvo de zinc del electrodo negativo en la solución alcalina. En aquella época las pilas consumían mucho mercurio, entre 2 y 6. A finales de la década de 1980, con el fortalecimiento de la conciencia ambiental de la gente, hubo un auge de la investigación en baterías alcalinas de manganeso sin mercurio, buscando inhibidores de corrosión orgánicos o inorgánicos para reemplazar el mercurio y los elementos de aleación (principalmente Al, Bi, In, etc.) en polvo de zinc) se ha convertido en la principal dirección de investigación. A mediados de la década de 1990, habían entrado en el mercado pilas alcalinas de manganeso sin mercurio.
Mientras tanto, las pilas secundarias alcalinas recargables de Zn-Mn han sido ampliamente estudiadas desde la década de 1960. Después de más de 30 años de investigación, se han logrado grandes avances, pero debido a la poca profundidad de descarga y al corto ciclo de vida, no se ha comercializado.
Desde el siglo XXI, las pilas alcalinas de zinc-manganeso se han desarrollado rápidamente y tienden a sustituir las pilas ordinarias de zinc-manganeso y otras baterías. Al mismo tiempo, el desarrollo de aparatos eléctricos ha planteado mayores requisitos de alta capacidad y alta descarga de corriente de las baterías alcalinas de manganeso. Por lo tanto, las investigaciones futuras sobre baterías alcalinas de manganeso se centrarán principalmente en el rendimiento de descarga de cargas grandes y de alta potencia, la mejora de la capacidad de la batería y la mejora de la vida útil de almacenamiento.