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电池基本知识之电池原理(什么是电池,电池的分类,化学原理,主要结构)

时间:2012-9-2 1:07:24来源:本站原创浏览次数:

1、什么是电池?

电池即一种化学电源,一种直接把化学能转变成电能的装置。它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极,两电极浸泡在能提供媒体传导作用的电解质中,当连接在某一外部载体上时,通过转换其内部的化学能来提供电能。

 

2、电池的分类

A.按工作性质分类:

 (1)原电池:又称一次电池,指电池放电后不能再次充电而继续使用的电池。如果原电池中电解质不流动,则称为干电池。

   如:锌-锰干电池、锌-汞电池、  锂电池

(2)蓄电池:又称二次电池,指电池放电后可再次充电而继续使用的电池。

如:铅酸电池、镉-镍电池、氢-镍电池、锂离子电池

(3)贮备电池:又称“激活电池”,此类电池在不工作时处于惰性状态,能长期贮存,当需要工作时,经过激活使之进入放电状态的电池。(使用前临时注入电解液或用其它方法使电池激活。

如:镁-银电池          铅-高氯酸电池

(4)燃料电池:该类电池又称“连续电池”,即将活性物质连续注入电池,使其连续放电的电池。

     如:氢-氧燃料电池;              肼-空气燃料电池

B.按电解质性质分类:

 按电解质性质可分为酸性电池(铅酸电池)、碱性电池(氢镍电池)、中性电池、有机电解质电池(锂离子电池,如Li-MnO2)、非水无机电解质电池(Li-SOCL2锂-亚硫酰氯)和固体电解质电池。

C.按活性物质的保存方式分类:

  按活性物质的保存方式可以分为:活性物质保存在电极上面,其中有一次电池和二次电池两种;活性物质保存在电池之外,使用时通入电极,这类有非再生型燃料电池和再生型电池。
此外也有人根据电池的特性把电池分成高容量电池、密封电池、免维护电池、防爆电池等。
 

3、一次电池与二次电池的有哪些异同点?

一次电池只能放电一次,二次电池可反复充放电循环使用,可充电电池在放电时电极体积和结构之间发生可逆变化,因此设计时必须调节这些变化,而一次电池内部则简单得多,因为它不需要调节这些可逆性变化,一次电池的质量比容量和体积比容量均大于一般充电电池,但内阻(0.2-0.5Ω)远比二次电池大,因此负载能力较低,另外,一次电池的自放电远小于二次电池。

4、镍镉电池的电化学原理是什么?

镍镉电池采用Ni(OH)2作为正极,CdO作为负极,碱液(主要为KOH)作为电解液。

镍镉电池充电时,正极发生如下反应 Ni(OH)2 –e + OH- → NiOOH + H2O 负极发生的反应: Cd(OH)2 + 2e → Cd + 2OH- 总反应为:2Ni(OH)2 + Cd(OH)2→ 2NiOOH+ Cd+ 2H2O

放电时,反应逆向进行NiOOH + H2O + e→ Ni(OH)2 + OH- Cd + 2OH- + 2e→ Cd(OH)2 充电时,随着NiOOH浓度的增大,Ni(OH)2浓度的减小,正极的电势逐渐上升,而随着Cd的增多,Cd(OH)2的减小,负极的电势逐渐降低,当电池充满电时,正极、负极电位均达到一个平衡值,二者电势之差即为电池之充电电压。

 

5、镍氢电池的电化学原理是什么?

镍氢电池采用与镍镉电池相同的Ni氧化物作为正极,储氢金属作为负极,碱液(主要为KOH)作为电解液,镍氢电池充电时,正极发生反应如下: Ni(OH)2 –e + OH- → NiOOH + H2O 负极反应:MHn + ne → M + n/2H2 放电时,正极:NiOOH + H2O + e → Ni(OH)2 + OH- 负极:M + n/2H2 → MHn + ne  

  

6、电池的主要结构组成是什么?

电池的主要组成部分为:正极片、负极片、隔膜纸、盖帽、外壳、绝缘层。

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