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你知道1859年法國科學家如何開創可充電電池的時代嗎？
1859年，法國物理學家加斯頓·普朗特（Gaston Planté）發明了鉛酸電池，從而開創了可充電電池的時代。這是第一款可以反覆充電的電池，儘管與現代的可充電電池相比，它的能量密度相對較低，但卻能夠提供高強度的浪湧電流，使其在眾多應用中展現獨特的優勢。
鉛酸電池的成本低廉，加上高浪湧電流的特徵，因此在汽車啟動馬達等需要瞬間大量電流的地方廣泛使用。
在鉛酸電池的操作原理中，充電時，化學能量儲存在負極的金屬鉛和正極的二氧化鉛（PbO2）之間的電位差中。當電池放電時，兩極都會轉變為硫酸鉛（PbSO4），使電解液的硫酸濃度降低，最終幾乎變成水。這一過程反映了電池在日常使用中的運作模式。
鉛酸電池的歷史演進
鉛酸電池的歷史可以追溯到1801年，當時法國科學家尼古拉·高特羅（Nicolas Gautherot）觀察到，用於電解實驗的電線在主電池拔掉後，仍然能夠提供少量的次級電流。然而，直至1859年，加斯頓·普朗特的鉛酸電池誕生，才真正開啟了可充電電池的時代。最初的設計由兩片鉛板和橡膠條卷成螺旋形。普朗特的電池首度被用來在火車停靠時為車輛提供照明。
在1881年，卡米爾·阿爾方斯·佛羅（Camille Alphonse Faure）改進了鉛酸電池的設計，提出了將鉛網格填充鉛氧化物漿料的模式，從而使其更易於大量生產。
隨著技術的進步，鉛酸電池的設計也不斷演變，例如1920年代推出的凝膠電解液電池，大大降低了液體漏出造成的問題。而到了1970年代，當前普遍使用的密閉型鉛酸電池（如吸收玻璃墊電池，AGM）則允許在任何位置操作，有效提高了電池的應用靈活性。
電化學原理
鉛酸電池的工作原理涉及電解液中硫酸的電化學反應。當電池處於放電狀態時，負極的鉛會與電解液中的硫酸根離子反應生成硫酸鉛，這個過程伴隨著電子的釋放，讓負極帶上負電。對於正極，二氧化鉛也會在反應中生成硫酸鉛和水。在充電過程中，則會發生相反的反應，將電能轉化為化學能重新存儲。
鉛酸電池在不同充電階段中，正負極的化學反應能夠明顯觀察到，這也是其充電和放電過程中性能的關鍵。
由於鉛酸電池的電解液在放電過程中化學成分的改變，它的電荷狀態相對容易被測量。因此，透過測量電解液的比重，輕鬆判斷電池的充電狀態，這在潛艇中的應用尤其重要。
鉛酸電池的現代應用
即便是21世紀，鉛酸電池依舊在許多領域中扮演著重要角色。根據統計，在1999年，鉛酸電池的銷售佔據全球電池市場的40%至50%。其主要應用包括備用電源供應、通訊領域的基站電力來源以及醫院緊急後備電源系統。
鉛酸電池的各種設計版本，如膠態電池和吸收玻璃墊電池（AGM），進一步提升了其在儲能系統中的性能和可靠性。
鉛酸電池因其生產成本低、維護相對簡單等特性，使其在任何需要穩定電流供應的場合中仍具競爭力。然而，它們的壽命較短，以及長時間充電的缺點在新能源技術日新月異的時代中依然受到了挑戰。
現今鉛酸電池的發展不僅聚焦於延長電池的壽命，更朝向提高能量儲存能力及降低自放電速率的方向發展。讓我們不禁思考，未來的電池科技會如何演化，是否能取代當前的鉛酸電池？
