電池百科:了解電池的性能參數與廣泛應用
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電池()是指盛有電解質溶液與金屬電極以產生電流的杯、槽或其他容器或復合容器的一部分,是一種能把化學能轉化為電能的裝置,有正極和負極之分。隨著科技的進步,電池泛指能產生電能的小型裝置,如太陽能電池等。電池的性能參數主要有電動勢、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、可長期穩(wěn)定供電、受外界影響小的電流。另外電池結構簡單,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,在現代社會生活的各個方面發(fā)揮著巨大的作用。
電池百科
電池()是指盛有電解質溶液與金屬電極以產生電流的杯、槽或其他容器或復合容器的一部分,是一種能把化學能轉化為電能的裝置,有正極和負極之分。隨著科技的進步,電池泛指能產生電能的小型裝置,如太陽能電池等。電池的性能參數主要有電動勢、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、可長期穩(wěn)定供電、受外界影響小的電流。另外電池結構簡單,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,在現代社會生活的各個方面發(fā)揮著巨大的作用。
原則
化學電池是利用電池內部自發(fā)的氧化還原化學反應,在兩電極上將化學能直接轉化為電能。負極活性物質由電位較負、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氫化合物等。正極活性物質由電位較正、在電解液中穩(wěn)定的氧化劑組成電池網,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電性的物質,如酸、堿、鹽的水溶液,有機或無機非水溶液,熔融鹽或固體電解質等。當外電路斷開時,雖然兩極之間存在電位差(開路電壓),但沒有電流,電池中儲存的化學能并不轉化為電能。 當外電路閉合時,電流在兩電極電位差的作用下,在外電路中流動。同時,在電池內部,由于電解液中沒有自由電子,電荷的轉移必須伴隨著兩極活性物質與電解液界面的氧化或還原反應,以及反應物和反應產物的物質遷移。電解液中電荷的轉移也是通過離子的遷移來完成的。因此,電池內部正常的電荷轉移和物質轉移過程是保證電能正常輸出的必要條件。充電時,電池內部的功率和質量傳遞過程的方向剛好與放電時相反;電極反應必須是可逆的,才能保證反方向的質量傳遞和功率傳遞過程的正常進行。因此,電極反應的可逆性是蓄電池形成的必要條件。G為吉布斯反應自由能增量(焦耳);F為法拉第常數=96500庫侖=26.8安培小時; n為電池反應當量數,這是電池電動勢與電池反應的基本熱力學關系,也是計算電池能量轉換效率的基本熱力學方程。實際上,當電流流過電極時,電極電位會偏離熱力學平衡電極電位,這種現象稱為極化。電流密度(單位電極面積上通過的電流)越大,極化越嚴重。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-電解質界面處傳質過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面積、降低電流密度、提高反應溫度和提高電極表面的催化活性。








