電池百科:了解電池的性能參數(shù)與廣泛應(yīng)用
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電池()是指盛有電解質(zhì)溶液與金屬電極以產(chǎn)生電流的杯、槽或其他容器或復(fù)合容器的一部分,是一種能把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,有正極和負(fù)極之分。隨著科技的進(jìn)步,電池泛指能產(chǎn)生電能的小型裝置,如太陽(yáng)能電池等。電池的性能參數(shù)主要有電動(dòng)勢(shì)、容量、比能、電阻等。利用電池作為能源,可以獲得電壓穩(wěn)定、電流穩(wěn)定、可長(zhǎng)期穩(wěn)定供電、受外界影響小的電流。另外電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,攜帶方便,充放電方便,不受外界氣候和溫度的影響,性能穩(wěn)定可靠,在現(xiàn)代社會(huì)生活的各個(gè)方面發(fā)揮著巨大的作用。
電池百科
電池()是指盛有電解質(zhì)溶液與金屬電極以產(chǎn)生電流的杯、槽或其他容器或復(fù)合容器的一部分,是一種能把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,有正極和負(fù)極之分。隨著科技的進(jìn)步,電池泛指能產(chǎn)生電能的小型裝置,如太陽(yáng)能電池等。電池的性能參數(shù)主要有電動(dòng)勢(shì)、容量、比能、電阻等。利用電池作為能源,可以獲得電壓穩(wěn)定、電流穩(wěn)定、可長(zhǎng)期穩(wěn)定供電、受外界影響小的電流。另外電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,攜帶方便,充放電方便,不受外界氣候和溫度的影響,性能穩(wěn)定可靠,在現(xiàn)代社會(huì)生活的各個(gè)方面發(fā)揮著巨大的作用。
原則
化學(xué)電池是利用電池內(nèi)部自發(fā)的氧化還原化學(xué)反應(yīng),在兩電極上將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。負(fù)極活性物質(zhì)由電位較負(fù)、在電解液中穩(wěn)定的還原劑組成,如鋅、鎘、鉛等活性金屬和氫或碳?xì)浠衔锏取U龢O活性物質(zhì)由電位較正、在電解液中穩(wěn)定的氧化劑組成電池網(wǎng),如二氧化錳、二氧化鉛、氧化鎳等金屬氧化物、氧氣或空氣、鹵素及其鹽、含氧酸及其鹽等。電解液是具有良好離子導(dǎo)電性的物質(zhì),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),雖然兩極之間存在電位差(開(kāi)路電壓),但沒(méi)有電流,電池中儲(chǔ)存的化學(xué)能并不轉(zhuǎn)化為電能。 當(dāng)外電路閉合時(shí),電流在兩電極電位差的作用下,在外電路中流動(dòng)。同時(shí),在電池內(nèi)部,由于電解液中沒(méi)有自由電子,電荷的轉(zhuǎn)移必須伴隨著兩極活性物質(zhì)與電解液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。電解液中電荷的轉(zhuǎn)移也是通過(guò)離子的遷移來(lái)完成的。因此,電池內(nèi)部正常的電荷轉(zhuǎn)移和物質(zhì)轉(zhuǎn)移過(guò)程是保證電能正常輸出的必要條件。充電時(shí),電池內(nèi)部的功率和質(zhì)量傳遞過(guò)程的方向剛好與放電時(shí)相反;電極反應(yīng)必須是可逆的,才能保證反方向的質(zhì)量傳遞和功率傳遞過(guò)程的正常進(jìn)行。因此,電極反應(yīng)的可逆性是蓄電池形成的必要條件。G為吉布斯反應(yīng)自由能增量(焦耳);F為法拉第常數(shù)=96500庫(kù)侖=26.8安培小時(shí); n為電池反應(yīng)當(dāng)量數(shù),這是電池電動(dòng)勢(shì)與電池反應(yīng)的基本熱力學(xué)關(guān)系,也是計(jì)算電池能量轉(zhuǎn)換效率的基本熱力學(xué)方程。實(shí)際上,當(dāng)電流流過(guò)電極時(shí),電極電位會(huì)偏離熱力學(xué)平衡電極電位,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。極化是電池能量損失的重要原因之一。
造成兩極分化的原因有三:
①電池內(nèi)各部分由于電阻的存在而引起的極化稱為歐姆極化;
②由于電極-電解質(zhì)界面處電荷傳輸受阻而引起的極化稱為活化極化;
③由于電極-電解質(zhì)界面處傳質(zhì)過(guò)程緩慢而引起的極化稱為濃度極化。減小極化的途徑是增大電極反應(yīng)面積、降低電流密度、提高反應(yīng)溫度和提高電極表面的催化活性。








