電池可以給很多裝置供應(yīng)電力，如果沒(méi)有電池，我們的手機(jī)、電腦、電筒等都沒(méi)法運(yùn)行。為增進(jìn)大家對(duì)電池的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)電池的原理，以及常見(jiàn)的電池予以介紹。如果你對(duì)電池具有興趣，不妨和小編一起來(lái)繼續(xù)往下閱讀哦。

一、電池原理

在化學(xué)電池中，化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苁强侩姵貎?nèi)部自發(fā)進(jìn)行氧化、還原等化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，這種反應(yīng)分別在兩個(gè)電極上進(jìn)行。負(fù)極活性物質(zhì)由電位較負(fù)并在電解質(zhì)中穩(wěn)定的還原劑組成，如鋅、鎘、鉛等活潑金屬和氫或碳?xì)浠衔锏?。正極活性物質(zhì)由電位較正并在電解質(zhì)中穩(wěn)定的氧化劑組成，如二氧化錳、二氧化鉛、氧化鎳等金屬氧化物，氧或空氣，鹵素及其鹽類，含氧酸及其鹽類等。電解質(zhì)則是具有良好離子導(dǎo)電性的材料，如酸、堿、鹽的水溶液，有機(jī)或無(wú)機(jī)非水溶液、熔融鹽或固體電解質(zhì)等。當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí)，兩極之間雖然有電位差(開(kāi)路電壓)，但沒(méi)有電流，存儲(chǔ)在電池中的化學(xué)能并不轉(zhuǎn)換為電能。當(dāng)外電路閉合時(shí)，在兩電極電位差的作用下即有電流流過(guò)外電路。同時(shí)在電池內(nèi)部，由于電解質(zhì)中不存在自由電子，電荷的傳遞必然伴隨兩極活性物質(zhì)與電解質(zhì)界面的氧化或還原反應(yīng)，以及反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的物質(zhì)遷移。電荷在電解質(zhì)中的傳遞也要由離子的遷移來(lái)完成。因此，電池內(nèi)部正常的電荷傳遞和物質(zhì)傳遞過(guò)程是保證正常輸出電能的必要條件。充電時(shí)，電池內(nèi)部的傳電和傳質(zhì)過(guò)程的方向恰與放電相反;電極反應(yīng)必須是可逆的，才能保證反方向傳質(zhì)與傳電過(guò)程的正常進(jìn)行。因此，電極反應(yīng)可逆是構(gòu)成蓄電池的必要條件。G為吉布斯反應(yīng)自由能增量(焦);F為法拉第常數(shù)=96500庫(kù)=26.8安·小時(shí);n為電池反應(yīng)的當(dāng)量數(shù)。這是電池電動(dòng)勢(shì)與電池反應(yīng)之間的基本熱力學(xué)關(guān)系式，也是計(jì)算電池能量轉(zhuǎn)換效率的基本熱力學(xué)方程式。實(shí)際上，當(dāng)電流流過(guò)電極時(shí)，電極電勢(shì)都要偏離熱力學(xué)平衡的電極電勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為極化。電流密度(單位電極面積上通過(guò)的電流)越大，極化越嚴(yán)重。極化現(xiàn)象是造成電池能量損失的重要原因之一。

極化的原因有三：

①由電池中各部分電阻造成的極化稱為歐姆極化;

②由電極-電解質(zhì)界面層中電荷傳遞過(guò)程的阻滯造成的極化稱為活化極化;

③由電極-電解質(zhì)界面層中傳質(zhì)過(guò)程遲緩而造成的極化稱為濃差極化。減小極化的方法是增大電極反應(yīng)面積、減小電流密度、提高反應(yīng)溫度以及改善電極表面的催化活性。

二、常見(jiàn)的電池

(一)干電池

干電池也叫錳鋅電池，所謂干電池是相對(duì)于伏打電池而言，所謂錳鋅是指其原材料。針對(duì)其它材料的干電池如氧化銀電池，鎳鎘電池而言。錳鋅電池的電壓是1.5V。干電池是消耗化學(xué)原料產(chǎn)生電能的。它的電壓不高，所能產(chǎn)生的持續(xù)電流不能超過(guò)1安培。

(二)鉛蓄電池

蓄電池是應(yīng)用最廣泛的電池之一。用一個(gè)玻璃槽或塑料槽，注滿硫酸，再插入兩塊鉛板，一塊與充電機(jī)正極相連，一塊與充電機(jī)負(fù)極相連，經(jīng)過(guò)十幾小時(shí)的充電就形成了一塊蓄電池。它的正負(fù)極之間有2伏的電壓。蓄電池的好處是可以反復(fù)多次使用。另外，由于它的內(nèi)阻極小，所以可以提供很大的電流。用它給汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)供電，瞬時(shí)電流可達(dá)20多安培。蓄電池充電時(shí)是將電能貯存起來(lái)，放電時(shí)又把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

(三)鋰電池

以鋰為負(fù)極的電池。它是60年代以后發(fā)展起來(lái)的新型高能量電池。按所用電解質(zhì)不同分為：

①高溫熔融鹽鋰電池;

②有機(jī)電解質(zhì)鋰電池;

③無(wú)機(jī)非水電解質(zhì)鋰電池;

④固體電解質(zhì)鋰電池;

⑤鋰水電池。

鋰電池的優(yōu)點(diǎn)是單體電池電壓高，比能量大，儲(chǔ)存壽命長(zhǎng)(可達(dá)10年)，高低溫性能好，可在-40～150℃使用。缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，安全性不高。另外電壓滯后和安全問(wèn)題尚待改善。大力發(fā)展動(dòng)力電池和新的正極材料的出現(xiàn)，特別是磷酸亞鐵鋰材料的發(fā)展，對(duì)鋰電發(fā)展有很大幫助。

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