电池的过去与未来

过去的电子设备大多以镍氢或镍镉电池供电，到了智能手机的时代，都改用锂电池、锂聚合物电池。如果没有电池供电，手机族的生命大概都停摆了。2019年日本更展示了以世界上第一个使用硫化物基固体电解质的全固态电池「AS-LiB」，将于2025年后投入车用市场。电池这个美妙产品，如何发明的？

早期 「Battery」一字是军事名词，系指一堆武器的群集(用以作战)。1748年某日，富兰克林(Benjamin Franklin)将几个莱顿瓶(Leyden Jar)放在一起所示，称之为「A Battery of Leyden Jars」，后人就以Battery称呼电池，其实电池的原理和莱顿瓶电容器(Capacitor)大不相同。

1780年，意大利波隆那大学(Bologna University)解剖生理学教授伽伐尼(Luigi Galvani)无意间将一只解剖的青蛙触击到莱顿瓶，结果蛙脚剧烈抽搐。他认为这是一种「动物电」(Animal Electricity)，来自于青蛙神经中一种看不见的生命流体，以金属导线为代理，在屍体脊椎骨和腿神经之间流动，刺激了青蛙的肌肉，发生痉挛现象。

1793年， 意大利帕维亚大学(University of Pavia)物理学教授伏特(Alessandro Volta)提出了不同于「动物电」的观点，他认为电流是由于金属接触而产生的，与金属板是否压在动物身上无关。经过实验，伏特观察到金属有一种序列关系：锌、鍚、铅、铜、银、金等。只要将这个序列里前面的金属与后面的金属相接触，前者就带正电，后者带负电，在序列中的距离越远，带电越多，产生的电流也越强。

伏特制作了有名的「伏特电堆」，将许多圆形的铜片和锌片相间地叠起来(所以称为电堆)，每一对铜、锌片之间隔了浸盐水的麻布片。再以2条金属线分别将顶面的锌片和底面的铜片焊接起来，2条金属线间可以量测到电压。金属片对数越多，电力越强。伏特电堆能提供较强、较稳定，而且持续的电流，这是第一个实用的电池，对于后来电磁学的研究，有重大的影响。

1836年英国人丹尼尔(John Daniel)大幅改进伏特电池，发明了丹尼尔电池(Daniel Cell)，用于电报系统。丹尼尔是伦敦国王学院(King's College London)化学系的第一位正教授。我曾于1999年访问伦敦国王学院，想在该校的Maughan 图书馆查阅丹尼尔教授的电池设计图原稿，可惜寻觅不到。1859年法国人普兰奈(Gaston Plante) 发明可以重复充电的电池，使用于汽车。早期的移动电话使用镍氢电池(Nickel Metal-Hydride Battery)。

今日的手机制造商则逐渐采用高分子锂电池(Lithium-Polymer Battery)，这种电池很轻，并且可以塑造成不同形状。而早期手机的电池充电器五花八门，让使用者极为困扰。2009年2月GSM协会(GSM Association)决议采用一个标准的手机充电器界面，我们不必再保留各式各样的充电器了。