一、化学电池
化学电池一般由正极、负极和电解液三部分构成。原电池的定义是化学能转变为电能的装置；是有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极，电极材料均插入电解质溶液中；若两极相连形成闭合电路，那原电池就能向外电路供电，如伏打电池就是原电池。
原电池的原理：较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）流向较不活泼的金属（正极）。人们应用原电池的原理就可以制成许多的其它种类的电池了。
1、普通干电池：
普通干电池是由锌筒（负极）、碳棒（正极）＋碳粉包＋少量高锰酸钾和电解糊（氯化锌、氯化铵和稀浆糊）等构成。工作电压是1.5伏。主要用于手电筒、普通收音机等比较普通的电器设备。
2、碱性锌锰电池：
碱性锌锰干电池较同尺寸普通干电池具有更高的容量，并具有大电流放电的能力，它是普通干电池的升级换代的高性能电池产品，有五号电池和七号电池两种产品电池。
碱性锌锰电池以锌粉为负极，电解二氧化锰为正极，电解液采用NaOH或KOH，使电池性能成倍的提高。近年来已应用了无汞锌粉，因此使这种电池成为一种绿色电池，并成为原电池中的主流产品。目前，世界各国也关注这种电池的可充性。
由于碱性锌锰电池能重负载，大电流放电，电容量大，低温性能和防漏性能好，性能价格比低（价为干电池2-3倍，大电流工作电能是6-8倍）等优点而广泛用于民用和工业。特别适用于闪光照相机，微型收录机，摄像机，对讲机，BP机，剃须刀，手掌型彩电和游戏机，玩具，遥测器，报警器，计算器，助听器，手电筒和电钟等仪器设备。
3、镉镍电池（充电电池）：
镍镉电池，正极为氧化镍，负极为海绵状金属镉，电解液多为氢氧化钾，氢氧化钠碱性水溶液。小型密封镉镍电池的结构紧凑，坚固，耐冲击，震动，成品电池自放电小，在使用上适合大电流放电，适用温度范围广,零下40度到零上60度。它的特点是循环寿命长，理论上有2000-4000次的循环寿命。
4、镍氢电池（充电电池）：
镍氢电池是早期的镍镉电池的替代产品，它是目前最环保的电池，不再使用有毒的镉，可以消除重金属元素对环境带来的污染问题。镍氢电池具有较大的能量密度比，这意味着可以在不为数码设备增加额外重量的情况下，使用镍氢电池能有效地延长设备的工作时间。镍氢电池另一个优点是：大大减小了镍镉电池中存在的“记忆效应”，这使镍氢电池可以更方便地使用。
5、锂离子电池（充电电池）：
目前笔记本的主流电池，最普遍采用的是是锂离子电池不是真正的锂电池。原因是锂电池在使用的同时比较危险，因为锂是比较活跃的金属元素，使用时不太安全，经常会有在充电时出现燃烧、爆裂的情况出现。而锂离子电池是加入了能抑制锂元素活跃的成份，它是锂电池的替代产品。其工作电压为3.6V，因此一个锂离子电池相当于三个镉镍或金属氢化物镍电池。由此这种电池的比能量是可以超过100Wh/kg和280Wh/L，又大大超过了金属氢化物镍蓄电池的比能量。
锂离子电池的阳极采用能吸藏锂离子的碳极，放电时，锂变成锂离子，脱离电池阳极，到达锂离子电池阴极。充电时，阴极中锂原子电离成锂离子和电子，并且锂离子向阳极运动与电子合成锂原子。放电时，锂原子从石墨晶体内阳极表面电离成锂离子和电子，并在阴极处合成锂原子。所以，在锂离子电池中，锂永远以锂离子的形态出现，不会以金属锂的形态出现，当然也就不会出现燃烧、爆炸等危险。锂离子在阳极和阴极之间移动，电极本身不发生变化。这是锂离子电池与锂电池本质上的差别。从而使锂电真正达到了安全、高效、方便，而老的锂电也随之淘汰了。区分它们的方法也相当简单：从电池的标识上就能识别，锂电的标识为Li，而锂离子电池为Li-ion。现在，笔记本和手机使用的所谓锂电，其实就是锂离子电池。
6、铅－酸电池：
铅-酸电池（铅蓄电池），俗称电瓶。铅－酸电池的构造是：负极（阳极）――铅；正极（阴极）――二氧化铅；电解质――稀硫酸溶液(30%)。蒸馏水（或去离子水）由于充电而耗损，因此铅－酸电池常须添加蒸馏水。
它是在1859年由普兰特发明的。铅酸蓄电池的发明至今已有一百多年的历史，因其价格低廉、原材料易于获得，使用上有充分的可靠性，适用于大电流放电及广泛的环境温度范围等优点使其在化学电源中一直占有绝对优势。
到20世纪初，铅酸蓄电池历经了许多重大的改进，提高了能量密度、循环寿命、高倍率放电等性能。然而，开口式铅酸蓄电池有两个主要缺点：（1）充电末期水会分解为氢、氧气体析出，需经常加酸、加水，维护工作繁重；（2）气体溢出时携带酸雾，腐蚀周围设备，并污染环境，限制了电池的应用。
近二十年来，为了解决以上的两个问题，世界各国竞相开发密封铅酸蓄电池，实现电池的密封，获得干净的绿色能源。1969年，美国登月计划实施，阀控式密封铅酸蓄电池和镉镍电池被列入月球车用动力电源，最后镉镍电池被采用，但密封铅酸蓄电池技术从此得到发展。1992 年，经过许多年努力并付出高昂代价的情况下，密封铅酸蓄电池得到了广大用户的认可。其基本特点是使用期间不用加酸加水维护，电池为密封结构，不会漏酸，也不会排酸雾，电池盖子上设有单向排气阀（也叫安全阀），该阀的作用是当电池内部气体量超过一定值（通常用气压值表示），即当电池内部气压升高到一定值时，排气阀自动打，排出气体，然后自动关阀，防止空气进入电池内部。
阀控式密封铅酸蓄电池是依据电化学反应原理，当充电时将电能转化为化学能在电池内储存起来，放电时将化学能转化为电能供给外系统。其充电和放电过程是通过电化学反应完成的。
从最新公开的美国、日本及中国专利表明国内外从各方面改进铅酸蓄电池性能的研究工作一直没有停止，包括蓄电池的正、负电极材料、添加剂，电池板栅材料，电解液组成等方面，改进铅酸蓄电池的性能，并取得了一些阶段性成果，推动了该技术不断向前发展。
7、燃料电池：
当今能以工业规模生产的电力有火电、水电、核电等三种。而被誉为第四种电力的燃料电池发电，也正在美、日等发达国家崛起，以急起直追的势头快步进入能以工业规模发电的行列。
燃料电池是一种化学电池，它利用物质发生化学反应时释出的能量，直接将其变换为电能。从这一点看，它和其他化学电池如锰干电池、铅蓄电池等是类似的。但是，它工作时需要连续地向其供给活物质（起反应的物质）――燃料和氧化剂，这又和其他普通化学电池不大一样。由于它是把燃料通过化学反应释出的能量变为电能输出，所以被称为燃料电池。
燃料电池由3个主要部分组成：燃料电极（正极）； 电解液；空气／氧气电极（负极）。
其工作原理是：从正极处的氢气中抽取电子（氢气被电化学氧化掉，或称“燃烧掉了”）。这些负电子流到导电的正极，同时，余下的正原子（氢离子）通过电解液被送到负极。在负极，离于与氧气发生反应并从负极吸收电子。这一反应的产品是电流、热量和水。
利用这个原理，燃料电池便可在工作时源源不断地向外部输电，所以也可称它为一种“发电机”。
由于燃料电池不会燃烧出火焰，也没有旋转发电机，所以燃料的化学能直接转化为电能。这一过程具有许多重要的优点：这一过程的电效率比任何其它形式的发电技术的电效率都高；废气如SO2，NOx和CO的排放量极低；由于燃料电池中无运动部件，燃料电池工作时很安静且无机械磨损；电与热量可结合起来用（热电联产厂）； 燃料电池的工作特性可满足各种负荷水平要求。
电池类型有：碱性燃料电池（AFC）；燃料电池（PEMFC）质子交换膜, 直接甲醇燃料电池（DMFC）；磷酸燃料电池（PAFC）；熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）；固体氧化物燃料电池（SOFC）等。
燃料电池既适宜用于集中发电，建造大、中型电站和区域性分散电站，也可用作各种规格的分散电源、电动车、不依赖空气推进的潜艇动力源和各种可移动电源，同时也可作为手机、笔记本电脑等供电的优选小型便携式电源。燃料电池产业的技术发展趋势，主要是在三个级别上针对不同的市场需求而齐头发展，100W～10KW电池面向民用，是移动基站、分立电源、潜艇、电动自行车、摩托车、游艇及场地车等的较佳动力源；10 KW～100KW电池是电动汽车的首选动力源，是整个燃料电池产业发展的方向；100KW以上电池是特殊条件下电站动力源，如军用、边远地区等用途。
二、物理电池
1、太阳能电池（又称光伏发电）：
太阳能电池是把光能直接转换成电能的一种半导体器件。太阳能电池板，它的主要材料是硅，也有一些其他合金。太阳能电池板的表面由两个性质各异的部分组成。当太阳能电池板受到光的照射时，能够把光能转变为电能，使电流从一方流向另一方。太阳能电池板就是根据这种原理设计的。
太阳能电池板只要受到阳光或灯光的照射，一般就可发出相当于所接收光能1/10的电来。为了使太阳能电池板最大限度地减少光反射，将光能转变为电能，一般在它的上面都蒙上了一层防止光反射的膜，使太阳能电池板的表面呈紫色。
太阳能发电具有许多优点，如安全可靠，无噪音，无污染；能量随处可得，无需消耗燃料；无机械转动部件，维护简便，使用寿命长；建设周期短，规模大小随意；可以无人值守，也无需架设输电线路，还可方便与建筑物相结合等；这些都是常规发电和其他发电方式所不及的。
太阳能光伏发电的能源来源于取之不尽，用之不竭的太阳能，是资源最丰富的可再生能源。太阳能光伏发电是能源的高新技术，具有独特的优势和巨大的开发利用潜力。太阳能发电不会给空气带来污染，不破坏生态，是一种清洁安全的能源，同时又具有在自然界不断生成，并得到有规律的补充的特点，是可再生的清洁绿色能源。充分利用太阳能有利于保持人与自然的和谐相处。
不久前，科学家研制成功了一种高效的太阳能电池板。它不仅白天能提供电能，而且在夜间也可提供电力呢。
光伏发电将在中国未来的电力供应中扮演重要的角色，预计到2010年中国的光伏发电累计装机容量将达到600MWp，2020年累计装机将达到30GWp，2050年将达到100GWp。根据电力科学院的预测，到2050年中国可再生能源发电将占到全国总电力装机的25%， 其中光伏发电占到5%。
太阳能电池的应用领域：（1）用户太阳能电源；（2）交通领域；（3）通讯/通信领域；（4）石油、海洋、气象领域；（5）家庭灯具电源；（6）光伏电站；（7）太阳能建筑；（8）其他领域包括与汽车配套、太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统、海水淡化设备供电、卫星、航天器、空间太阳能电站等。
2、核电池（放射性同位素电池）：
提起核能，人们通常会把它与层层把关、纵深设防的核电站联系在一起，可能还会不由自主地浮现出辐射、扩散等危险字眼。殊不知，核能已经悄悄地在改变我们的日常生活。 美国科学家日前宣布，他们已经研制成功一种新型的核电池，它的功率是同类电池的10倍，而且可以连续使用十多年。
核电池发电的原理与太阳能电池板把阳光转化为电能的原理相似，核电池中的氚（氢的放射性同位素）等放射性气体在衰变中会释放出的具有热能的β射线，经由电池中的热电元件转化成为电能。然而，由于气体衰变过程中，射线向各个方向发射，许多都没有经过转化就消失无踪了，因此此前出现的核电池还不如太阳能电池的功率大。
至于这种核电池会不会造成辐射也完全不必担心，因为密封的金属核电池足以把放射性能源反应完全密闭。而且氚元素释放出的β射线穿透性不高，一张纸就能把它隔离开来，更不用说穿透皮肤了。
这种核电池体积小，而且“长寿”，至少能工作12年，如果把它用在日常生活的电子设备中，就可以省掉频繁更换电池的麻烦。在医学领域，它可以为心脏起搏器等需要长年埋植在人体中的医学仪器持续供电。它不怕温度巨大变化，也不怕深海下的高压和腐蚀，因此既能随太空飞船上天，也能随深海探测器下海。
看来，一场令人期待的生活能源革命正以更快的加速度越来越近。
三、形形式式的现代电池
1、注水电池：德国开发的这种电池只要注入水就能供电筒、闪光灯和玩具使用。这种电池能存放50年，能放电、充电。充电时，取下盖子洗净内部，注水即可。
2、细菌电池：日本研制的这种电池是把两种细菌放入糖浆中，一种细菌蚕食糖浆产生有机酸，另一种细菌使有机酸化为氢，这些氢与放进的磷酸起反应，便可放电。
3、超薄电池：这种法国生产的电池如普通纸厚，质软，能像纸一样随意切割或折叠，能反复充电上千次，手表、汽车均可使用。
4、看不见的电池：美国科学家发明了世界上最小的电池。其直径仅70微米，与普通感冒病毒大小相似，只能在电子显微镜下才能看到。该电池能在45分钟之内产生0.02V电压。
参考资料：《西安交大》、《中国科技信息》、《新浪科技》、《电池网》等
作者：吴兆铨
