初中時，我有一部黃色的隨身聽。我給它準備了3對充電電池輪番上陣，這樣，當周杰倫的聲音突然變得緩慢時，我知道總有電池可以更換。后來，我有了MP3和手機，就漸漸不再聽隨身聽了，需要經(jīng)常充電的，也從圓柱形的5號電池換成了扁扁的鋰電池。在我看來，世上無法逃避的事情，除了死亡和交稅，還有給電池充電。
不是每一節(jié)電池都叫可充電電池
電池是生活中再常見不過的物品了。它進入人類世界已有200年的歷史。早在1800年，意大利科學家亞歷山德羅·伏特（Alessandro Volta）就發(fā)明了“伏打電堆”。伏打電堆由很多個單元堆疊而成，每個單元都有一塊銅板和一塊鋅板，中間由一塊浸有鹽水的布隔開。時至今日，生活中常見的堿性電池、鉛酸電池、鋰電池等電池，都與古老的伏打電堆共享著同樣的工作原理：通過氧化還原反應將自己儲存的化學能轉化為電能。
描繪伏特（左）向拿破侖（右）展示伏打電堆的畫作。圖片來源：66south.com
這一看似神奇的過程其實并不復雜。一塊電池主要由正極、負極和電解液三部分組成。當電池與外電路聯(lián)通時，負極一端就開始發(fā)生氧化反應，釋放出電子；正極一端則發(fā)生還原反應，正好需要補充電子。由于電解液將兩極隔開，只允許離子流動，不允許電子流動，于是電子通過外電路從負極流向正極，形成電流做功，化學能也藉此轉化成了電能。
原電池示意圖。陽極（Anode）與陰極（Cathode）與外電路連接，浸泡在電解液中，電池工作時，電流從陰極流向陽極。因此此處，陽極和負極是同一電極，陰極與正極是同一電極。圖片來源：Arumugam Manthiram, Smart Battery MaterialsIn, CRC Press, 2009, pp. 8.
但如果用一次性電池為隨身聽供電，那么一張專輯剛刷幾遍，電池就該扔了。一次性電池的電化學反應是不可逆的，也就是說，化學能轉化為電能的旅程只能一條路走到黑，電量用盡，電池也沒用了。能不能來一種可以重復使用的電池？
這種“得寸進尺”的需求，最終促成了世界上最早的可充電電池——鉛酸電池的誕生。它由法國物理學家加斯頓·普蘭特（Gaston Planté）于1859年發(fā)明。可充電電池采用的是可逆的電化學反應，只要施加外電壓，改變電子流動的方向（從正極流向負極），電池兩極就會發(fā)生與放電時方向相反的化學反應，仿佛“返老還童”，最終重新充滿電力。
這項發(fā)明影響之深遠令人不服不行——時至今日，人們在啟動汽車引擎時使用的蓄電池依然是鉛酸電池。鉛酸電池的負極與正極分別采用海綿鉛及二氧化鉛，電解液使用稀硫酸。它可以提供很大的電流，價錢也不貴，但就是體積太大了些。
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