什么是电池?

首先，我们需要确切地了解电池是什么。1800年，当第一块电池被制造出来的时候，问这个问题的人应该是意大利化学家亚历山德罗·伏特(Alessandro Volta)——我们从他那里得到了“伏特”这个词——他把一堆铜和锌板堆在一起，证明了它们能发电。我们没有Volta，但我们有下一个最佳人选:令人敬畏的科学传播者和示威者，前裸体科学家戴夫·安塞尔，带着柠檬出现的人。你带着礼物来了。

戴夫——我带来了很多柠檬。

克里斯-你和他们在一起干什么?

戴夫:所以我想我们可以从重现沃尔特最初的实验开始。我有一些铜，一个铜钉，你以前用来固定在石板上的，还有一个镀锌的钉子。只是一个标准的钉子。我有一个柠檬，它们用电线连接到一个电压表上，电压表基本上是用来测量电流在电路中被推的强度。如果我把铜钉和锌钉放进去…

克里斯-戴夫正在把两个钉子塞进柠檬里。我不会把它用在鸡尾酒里。现在它里面有锌了。但它们靠得很近，它们相距大约厘米，它们有鳄鱼夹将它们固定在你的电压表上。我现在看到电压表上的读数从0到0.94伏特

戴夫-是的。差不多一伏特。

克里斯-那柠檬里就快冒出一辆伏特了。

戴夫:所以不像你在商店里买的电池那么多，但它能产生电流。

克里斯-那为什么当你插入这两种金属时我们会看到电压呢?如果你现在用两个相同的会发生什么?因为我注意到你和沃尔特一样用了铜和锌的钉子。为什么是两种不同的金属?

戴夫:那么，我们可以试着放两根一样的钉子进去

克里斯:两个锌钉进去，上面说没有电位。

戴夫-是的。那么在这种情况下会发生两种化学反应。在锌原子上，有一个化学反应锌原子失去电子而铜原子得到电子。实际上很可能是氧化铜得到了电子然后变成了铜。这两个反应不能单独发生因为锌失去了电子而铜得到了电子。所以它们能继续运动的唯一方法就是把电子推到电路的另一边，然后再推到另一边。

克里斯-我明白了。所以如果两个金属相互接触，物理接触，电压表上不会记录电压因为它会从一个金属跳到另一个金属。锌想要失去这些电子然后溶解。而铜离子想要抓住它们摆脱表面的氧化铜变成铜。因为它们是分开的。

戴夫:是的。因为它发生的唯一途径就是推动电子。如果他们碰了，那就很糟糕了。这在船上是个大问题。两种不同的金属相互接触。你有一个电池，它会使电池变平，你很快就会氧化你的船。

克里斯-柠檬是做什么用的?

戴夫-所以它让它平衡电荷。所以你必须在电路中推动电子，但是如果你不小心的话，那么一边会带很多正电而另一边会带很多负电。所以柠檬，它所做的就是让带电离子，也就是带电原子，移动来平衡电荷。它不一定非得是柠檬。我这里有一些咸纸，你会发现它的效果是一样的。

克里斯:你的万用表差不多有0.9伏了。所以它只是一种能力一旦你溶解了一些锌，你就可以把溶解的锌拿出来然后更多的锌就可以溶解了。它不会因为试图溶解锌而变得拥挤铜也一样。

戴夫:同时，锌离子的一端逐渐变得越来越负而另一端则逐渐变得越来越正。你必须平衡电池，你必须平衡电池内部的电量。

克里斯-否则就没有电流了。很明显，我们不会用挂着钉子的柠檬给电子设备供电。所以当我们看到一个紧凑的电池我们应该严格地称之为，我们把它放入电话或电视遥控器或其他东西，实际上发生了什么，为什么你看到不同的味道?有人说是碱性电池，有人说是氯化锌电池。我是说这是怎么回事?

戴夫:基本上有很多不同，如果你使用不同的金属，就会得到不同的电压。所以我们可以尝试，不用锌，我们可以用一些不锈钢，它会产生一个非常低的电压，现在是0.15伏。

克里斯-是的，你几乎什么都没有。

戴夫:所以如果你想使用不同的电压，你可以使用不同的化学物质，不同的化学物质可以在相同的空间储存不同数量的能量。大而时髦的锂铁电池的工作方式与这种简单的方式截然不同。它们不是化学反应。你有一堆锂离子，它们更喜欢在一种材料中而不是在另一种材料中。所以自然地，它们想要从一个流向另一个，但是你可以通过充电把它们推回去。如果你让电流流动，它会再次回流。所以它就像一个可充电电池。

Chris -所以我们的目标是尝试探索金属的新组合或化学排列，试图在你想要的电压和它能储存的能量之间找到合适的折衷方案。

戴夫:另外，还有很多非常邪恶的东西在发生，因为不一定有一件事，一种反应在发生。可能会有数百种其他的小副反应发生，而且它们经常会对你的电池造成严重破坏。所以实际上大部分的研究都是在生产一种电池，这种电池可以持续1000次循环。而不是仅仅工作两次，然后放弃鬼魂去做别的事情。你做了别的东西，它失败了，停止工作了。