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铁镍电池的前世与今生

2020-12-03 09:34 性质:原创 作者:小桐 来源:中叉网-中叉网
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中叉网按:“新能源”一词在最新全球能源榜单上成为热门话题,集中体现在电动车、电池、储能几个方面。其中作为电化学储能的锂离子电池是这个榜单上的冠军。值得...

中叉网按:

新能源”一词在最新全球能源榜单上成为热门话题,集中体现在电动车、电池、储能几个方面。其中作为电化学储能的锂离子电池是这个榜单上的冠军。值得注意的是,锂离子电池的安全性及报废电池给环境造成的危害是众所周知的,尽管人们正在努力寻找克服的办法,但事实上收效甚微。全球的科学家们最近几十年一直致力开发新型的环保电池,认为氢燃料电池是最终极的清洁能源。但就目前的技术发展来看,其制造和使用成本、氢的生产、储存、运输等诸多障碍使得推广应用困难重重。

在众多电池体系中,寻找一种集环保、安全、长寿命、材料廉价易得的电池,使得我们不得不把时光回溯到110多年前,重新审视美国伟大的发明家托马斯·爱迪生(Thomas Edison)发明的铁镍电池,这种电池至今让人最为深刻的印象是环保性和持久的耐用性。

中叉网通过互联网,在中国的百度、美国维基百科以及各种渠道收集和编辑关于“铁镍电池的前世与今生”。

前言:

铁镍电池是爱迪生众多发明当中的一种可充电电池,它的正极是氧化镍,负极是铁,电解质(电解液)是氢氧化钾。它是一种用于长时间、中等电流情况下的可充电式电池。这种电池的工作电压通常是1.2V,但它很耐用,能够经受一定程度的使用事故(包括过度充电、过度放电、短路、过热),而且经受上述损害后仍能保持很长的寿命。储存20年后仍能工作。而它的缺点则是单位质量(体积)储存的电能少,在低温时性能低下以及与铅酸电池相比时所突显的高制造成本,这是它普及应用受到客观限制的一个原因。

1、历史回顾

美国发明家托马斯·爱迪生(Thomas Edison)在1902年发明了铁镍电池,在美国申请了NiFe专利,并用作美国底特律电气和贝克电气公司的电动汽车的动力能源。爱迪生声称铁镍设计“远远优于使用铅板和酸的电池”(铅酸电池)。第一次世界大战之前,爱迪生和福特汽车都曾在电动汽车上有合作。

图-1912年,带有铁镍电池的底特律电动汽车

托马斯·爱迪生(Thomas Edison)希望用更耐用,更轻巧的电池替代早期电动汽车中的铅酸电池。几家早期的汽车制造商在20世纪初提供了铁镍电池。 当时铁镍电池是一种比较昂贵的电池,像杰伊·莱诺(Jay Leno)这样的收藏家所拥有的大多数汽车仍然包含一战前制造的功能正常的铁镍蓄电池。加拿大的皇家不列颠哥伦比亚博物馆和不列颠哥伦比亚省水利博物馆都收藏有铁镍电池驱动的工作车。

图-早期的铁镍电池

爱迪生的铁镍电池大约在1903年至1972年由位于美国新泽西州东奥兰治的爱迪生电池存储公司生产,该产品为公司带来了巨大利润。1972年,爱迪生电池公司卖给了Exide电池公司,后者在1975年便停止了生产。

英国的Eagle-Picher公司在1970年做广告推出铁镍电动汽车,称这种电池所拥有的寿命可以与您拥有的汽车寿命一样长。该公司从Exide购买了铁镍电池作为其汽车动力电池。在1990年初,该公司还准备将其应用于所有电动汽车上,没有人真正知道为什么Exide电池公司在1975年却没有实施这项技术。

有趣的是,从1910年到1965年的所有铁路都使用铁镍电池来为火车车箱照明供电。第二次世界大战中德国使用的V2型火箭的主要电源是50V的铁镍电池。然而,有关电池的技术文献(例如Audel的New Electric Library)仅提及始于1945年的铅酸电池。在Audel的指南中,有关电池历史的章节甚至将其删除。因此看来,到第二次世界大战结束时,铁镍电池的知识已不再在技术手册中出版。但是在第二次世界大战期间,V2火箭是由铁镍电池供电的。从技术文献中消失的原因或成为一个谜,不得其解。

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