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电池的电动势和电压

时间:2014-10-8 9:27:23来源:本站原创浏览次数:

(1)电动势

    电池的电动势(E)等于组成电池的两个电极的平衡电势之差,即
E= φe+-φe-
在等温、等压条件下,当体系发生变化时,体系吉布斯自由能的减小等于对外所做的最大非膨胀功,如果非膨胀功只有电功,则
ΔGT.P=-nFE
式中,n为电极在氧化或还原反应中电子的计量系数。当电池中的化学能以不可逆方式转变为 电能时,两极问的电位差E 一定小于可逆电动势E。
ΔGT.P=-nFE 
式(1-21)揭示了化学能转变为电能的最高限度,为改善电池性能提供了理论根据。

    电动势是一种理想平衡状态下的理论值,主要是由组成电池的正负极活性物质的电化学活性决 定的。MH/Ni 二二次电池的电动势为.50V 左右,实际应用中电池的电压都低于此值。

(2)开路电压和工作电压

    开路电压是指在开路状态下(几乎没有电流通过时),电池两极之间的电势差,一般用V 开表示:
V+ - φ-
    电池的开路电压等于组成电池的正极混合电势与负极混合电势之差。其高低取决于电池正负极材料 的性质、电解质和温度条件等,而与电池的几何结构与外形尺寸等无关。电池的开路电压一般均小于电动势。
    工作电压是指电池在接通负荷后的放电过程中,两极显示的电压,又称负荷(载)电压或放电电 压,其中电池放电初始的电压称为初始电压。由于欧姆内阻和超电势的存在,电池的工作电压低于 开路电压,当然也低于电动势:
V=E-IR=E-I(RΩ+Rf

V=E- η+ - η- -IRΩ+ - φ-IRΩ
 式中η+和η-分别表示正极极化和负极极化的超电势;I为电池的工作电流;RΩ 和Rf分别表示欧姆 内阻和极化内阻;φ+ 和φ-分别为电流流过时正、负极的电极电势或极化电位。

    电池的工作电压与放电制度有关,即电池放电时所规定的各种条件,主要包括放电方式是连续 还是间歇、外电阻和放电电流的大小、放电时间的长短、终电压的确定以及放电环境温度的高低等。

(3)额定电压

    额定电压又称公称电压或标称电压,是指某电池开路电压的最低值(保证值),或者说是在规定 条件下电池工作的标准电压,即电池0.2C 倍率放电时全过程的平均电压。用额定电压可以简明地区分电池体系:碱锰电池1.5V,镍镉电池1.2V,铅酸蓄电池2.0V,锂离子电池3.6V 等。

(4)放电终止电压

    对于所有二次电池,放电终止电压都是必须严格规定的重要指标。放电终止电压也称为放电截止电压,是指电池放电时,电压下降到不宜再继续放电的最低工作电压值。根据电池的不同类型及 不同的放电条件,对电池的容量和寿命的要求也不同,由此所规定的放电终止电压也不同。一般地, 在低温或大电流放电时,终止电压规定得低些;小电流长时间或间歇放电时,终止电压值规定得高 些。

(5)充电压

    充电电压是指二次电池在充电时,外电源加在电池两端的电压。充电的基本方法有恒电流充电和恒电压充电。
文章标签:电池 电动势 电压
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