電池已經成為了人類日常生活中必不可少的物件。以手機為例，假設沒有電池的支持，那麼手機内部構造無論多麼複雜，都無法運行起來。現代人的生活離開了手機将會是什麼樣子，相信每個人都能想象。

除此以外，各種各樣的工廠設備，同樣離不開電池的支持。正是有了這種獨立的能量儲存站，人們才能夠集中精力去做其他的事情，不必為能量的損耗而擔憂。

可電池畢竟是電池，無論存儲多少的電量都是有限的，隻要電量耗盡，電池不過是形狀，顔色，大小各不相同的普通固體罷了。現在，就讓我們走近電池，對其進行一番了解。

各種電池

目前科學界普遍認為人類曆史上最早的電池發明應該是1799年，意大利物理學家伏特發明的伏特電堆。雖然這種電堆和現在我們常見的電池完全不同，但就理論上來說，基本上可以看作當代所有電池的先祖。

可事實上，早在1746年，荷蘭馬森布洛克就已經發明出能夠收集電荷的“萊頓瓶”。從電池的實際功能上來說，能夠收集儲存電荷已經可以看作是電池的能力之一了。

隻可惜馬森布羅克沒能進一步研究出如何将已經儲存的電荷釋放出來的方法，這也讓它失去了成為“電池之父”的資格。其實除去這兩位科學家，另外一位科學家曾經同樣在電池的發展上做出了突出的貢獻。

伏特電堆示意圖

我們小時候都曾了解過這樣一個試驗，那就是将一把梳子拿在衣服上摩擦，然後再放到頭發上方，頭發就會散亂地向上立起來。

事實上，這個原理最早應該看作是意大利解剖學家伽伐尼的研究推廣。1780年，伽伐尼在做青蛙解剖實驗的時候，無意間發現了生物電流的存在。

自此之後，生物電以及生物靜電正式出現在人類視野之中。不過無論如何，從現代科學的角度來看，伏特電堆作為早期電報機的電力來源，的确有資格稱之為人類曆史上最早出現的電池。

人類的頭發因為靜電而漂浮起來

随着時間的推移，曆代科學家們對電池逐步完善，讓各種各樣的電池出現在我們的日常生活之中。從類型上來講，我們常用的電池一般是化學電池，電化電池，幹電池等等。

當然，無論是哪一種電池，形态上雖然些許不同，但基本原理都是一樣的。以化學電池為例，電池的兩個電極上自發進行氧化反應和還原反應，然後将化學能逐漸轉變為電能，從而達到對外提供電力的作用。

像我們如今看到的鋅錳電池，鋅汞電池，鎳镉電池，锂離子電池等等，都屬于化學電池的細分。隻不過在這之中，其實人們還根據使用次數再一次對它們進行了細分，也就是充電電池和一次性電池。

電化學電池原理

這一點相信大家很容易就能理解，比如鎳鉻電池就是常見的充電電池。随着時間的推移，原電池現在已經很難在日常生活之中見到了。但在這之前，原電池為人類提供的幫助也同樣是不容忽視的。

除了化學電池之外，值得一提的還有液體電池和核能電池。首先是液體電池，現如今基本已經到達快要淘汰的地步，主要原因就在于這種電池制作工藝複雜，成本高昂，攜帶不便。

曾經液體電池能夠提供的電量遠遠超過了普通的幹電池，可如今人類科技越來越發達，幹電池儲存電量的能力和數量越來越多，液體電池再沒有任何競争力。

液體電池原理圖

當然，在未來的發展過程之中，液體電池還是有機會重新回到人們的視野之中。如果在一個固定不需要變動的地方，放置一塊容易充電的液體電池，那麼它的優勢就能讓人類再次重視起來。

畢竟這種電池雖然笨拙，但使用壽命普遍長于幹電池，不需要人類浪費太多心思。其次就是核能電池，我們普通人見到這種電池的機會不大，一般都會用在尖端科技上面。

這種電池通過放射性同位素衰變産生的巨大能量來生成電力，其儲電能力和持久性都是普通電池不可比拟的。可也正因如此，高昂的制作成本足以讓無數人望而卻步。

很多人曾經很疑惑美國在上個世紀七十年代發射的“旅行者一号“太空探測器為什麼直到今天依舊擁有足夠的動力，原因之一就在于“核電池這”三個字，由此可見這種電池新性能的強悍。

紅框中為火星毅力号使用的核電電池

可事實上，除去核電池之外，人類對于電池的研究其實并沒有取得太大的進步。從伏特電堆到如今我們每個人手中的手機電池，看似已經有了很大的變化，但這不過是一種錯覺而已。

早在19世紀下半葉，電池的樣貌就已經和現如今的電池頗為相似，我們看到的電池，也不過是“優化“之後的電池，但并非算是”改變“了的電池。

舉一個例子大家就明白了，1946年2月14日，世界上第一台電子計算機在美國賓夕法尼亞大學問世，到今天不過是過去了八十年左右的時間。

可計算機已經發展到了什麼樣的程度，相信大家都能看出來。再用電池與之進行對比，僅僅隻是增加了可以循環利用這一點，幾乎沒有任何優勢。

世界上第一台計算機

對于這個現狀，科學家們一直都在想方設法地尋求突破，可惜一直沒能找到任何可能性。好在英國的牛津大學中，為一個特殊電鈴提供動力的兩節幹電池卻給了科學家們信心。

按照常理來說，這兩節幹電池早就應該失去了電力才對。可這兩節幹電池在180年的時間内已經驅動電鈴敲響了100多億次，電池電力卻還是沒有任何枯竭的現象。

電鈴構造的本身構造十分簡單，就是将兩個普通的鈴铛和兩個幹電池串聯在一起，驅動幹電池中間一個直徑4mm左右的金屬球不斷的敲擊鈴铛，讓其循環往複的進行運動。

牛津電鈴

人們怎麼也想不通，如此簡單的構造，如此基礎的電池，究竟憑什麼能夠為金屬球提供這麼長時間的動力。人們将這一電鈴稱之為牛津電鈴。最開始的時候，将電鈴買入的物理學家羅伯特·沃克并沒有将其放在心上。

他隻是将其放在牛津大學克拉倫登的實驗室旁邊。可随着時間的推移，人們開始越來越重視這塊電鈴的存在。甚至為了避免鈴铛氧化，還專門給它扣上了一個雙層玻璃保護罩。

牛津電鈴的電池連接部分示意圖

很多人十分疑惑，想要了解這個電鈴，拆開不就好了？可問題是一旦拆開以後，誰也無法保證重新拼接的電鈴是否還能具有“永動“的特性。

也正因如此，至今無人知道牛津電鈴的内部構造，科學家們也隻能靜靜地等待牛津電鈴最終停止運動，這樣他們才有機會去觀察，究竟是什麼原因導緻電鈴能夠工作如此之久。

在人類曆史上，對類似牛津電鈴一樣運行的永動機的猜測不是沒有，可最終都被證明是不可能實現的。

任何一個物體，如果沒有外力的轉化和幹涉，那麼這個物體必然會在之後的運動過程中因為能量的消散而逐漸停止運動。

永動機設想圖

牛津電鈴同樣如此，絕不可能永遠的運動不變，雖然它暫時體現出來的特性近似永動，但這很有可能隻是能量的損耗太少而已。

在金屬球的運動過程之中，幹電池的電子也會逐漸消失不見，可這種損耗量太小，無法觀測罷了。除此以外，任何一個物體的輸出功率永遠都會小于物體的輸入功率，這基本上已經成為了所有科學家的共識。

在輸入轉化的過程中，能量必定會有損耗。科學家們有理由相信，随着輸入功率不斷降低，牛津電鈴必然會在未來的某天逐漸停止動作。唯一好奇的就是，這一天究竟會在什麼時候到來。

一種電池

在人類曆史上，像這一類需要漫長時間去驗證的問題還有很多。以物理學中十分著名的瀝青滴落實驗來看，人類為了證明瀝青是粘性極高的液體，足足花費了近百年的時間。

從1944年7月11日開始，一直到2013年7月11日，人類花費了将近七十年的時間，第一次拍攝到了瀝青滴落的畫面。而這一次，人類不知道又會在什麼時候等到牛津電鈴安靜的時刻。

瀝青滴落實驗

事實上，人們之所以會對牛津電池如此重視，就是希望能夠通過對牛津電池的分析了解到電池發展的更多可能性。以我們人類現有的普通電池與核能電池為例，我們何嘗不需要一種介于兩者之間的電池？

假設随着時間的推移，人類能夠研制出一種電池，讓手機正常運轉百年的時間而不需要充電，那必将會是對人類社會的又一次沖擊，甚至改變人類現有的生活習慣。

以近代人類的發展軌迹來看，電池在剛剛出現的半個世紀裡沒有發生太大的變化，這是可以接受的，可如果從19世紀到現在，人類還未能取得突破性的進展，這就說明人類在某種程度上已經受到了限制。

各種電池

如果能夠解開牛津電鈴的運行奧秘，或許我們就能打破這種限制。在未來未知的新型電池幫助下，科研人員進入一些危險的地區就不用為電池問題而擔心。

隻要擁有充足的動力支持其他人類科技設備正常工作，人類的自然探索之路顯然會走得更加輕松。除此以外，如何将核能電池“平民化“其實也是一個發展思路。

當前人類擁有的核電池，幾乎都用在了各種尖端的科學實驗和設備之中。如果我們能夠在保證核電池能量沒有發生變化的前提下，讓它為普通人提供電力支持，那也同樣意味着社會生活形态的進步。

人類正在研制全新的電池

人類為什麼能夠成為地球食物鍊最頂端的存在？最根本的原因就在于人類的智慧。可我們如果就此滿足，那未免有些鼠目寸光了。

要知道地外宇宙的精彩，絕對超過了地球千萬倍。隻有我們在科學發展的過程中不斷的嚴格要求自己，我們才會有可能見到這樣的精彩。

在使用手機的時候，我們每個人都會習慣性地忽略電池的重要性。可一旦沒有了電池，手機的性能究竟有多麼優秀還重要嗎？

所以我們在繼續鑽研其他高科技的同時，也有必要關注電池的發展。電池其實就像房屋的地基一樣，如果地基不夠牢固，那麼無論房屋建造得多麼華麗，都無法得到足夠的支撐。

大型電池

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