电池的科学研究

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1、电池指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间。随着科技的进步，电池泛指能产生电能的小型装置。电池的能量储存有限，电池所能输出的总电荷量叫做它的容量，通常用安培小时作单位，它也是电池的一个性能参数。电池的容量与电极物质的数量有关，即与电极的休积有关。实用的化学电池可以分成两个基木类型：原电池与蓄电池。原电池制成后即可以产生电流，但在放电完毕即被废弃。蓄电池又称为二次电池，使用前须先进行充电，充电后可放电使用，放电完毕后还可以充电再用。蓄电池充电时，电能转换成化学能；放电时，化

2、学能转换成电能。(1)电池的主要原理r化学糊伙轲rW#化学糊伙轲在化学电池中，化学能直接转变为电能是靠电池内部口发进行氧化、还原等化学反应的结果，这种反应分别在两个电极上进行。负极活性物质由电位较负并在电解质中稳定的还原剂组成，如锌、镉、铅等活泼金属和氢或碳氮化合物等。正极活性物质由电位较正并在电解质中稳定的氧化剂组成，如二氧化猛、二氧化铅、氧化银等金属氧化物，氧或空气，卤素及其盐类，含氧酸及其盐类等。电解质则是具有良好离子导电性的材料，如酸、碱、盐的水溶液，有机或无机非水溶液、熔融盐或固体电解质等。当外电

3、路断开时，两极之间虽然冇电位差(开路电压)，但没冇电流，存储在电池中的化学能并不转换为电能。当外电路闭合时，在两电极电位差的作用下即有电流流过外电路。同时在电池内部，由于电解质中不存在口由电子，电荷的传递必然伴随两极活性物质与电解质界而的氧化或还原反应，以及反应物和反应产物的物质迁移。(2)电池的发展历程在十八世纪的四、五十年代，发电装置的改善和大气电现象的研究，吸引了物理学家们的广泛兴趣。1745年，普鲁士的克莱斯特利用导线将摩擦所起的电引向装冇铁钉的玻璃瓶。当他用手触及铁钉时，受到猛烈的一击。在这个发现

4、的启发下，莱顿大学的马森布罗克在1746年发明了收集电荷的“莱顿瓶”。1799年，意大利物理学家伏特把一块锌板和一块银板浸在盐水里，发现连接两块金属的导线中有电流通过。于是，他就把许多锌片与银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸片，平叠起来。伏特用这种方法成功的制成了世界上第一个电池一一“伏特电堆”。这个“伏特电堆”实际上就是申联的电池组。它成为早期电学实验，电报机的电力来源。1860年，法国的普朗泰发明出用铅做电极的电池。因为这种电池能充电，可以反复使用，所以称它为“蓄电池”。几乎在同吋，法国的雷克兰士发明了世界

5、广受使用的电池（碳锌电池）的前身，这就是“湿电池”。雷克兰士制造的电池虽然简陋但却便宜，因此一直到1880年才被改进的“干电池”所取代。T电池是英国人赫勒森在1887年发明的。干电池的电解液为糊状，不会溢漏，便于携带，因此获得了广泛应用。1890年爱迪生发明了可充电的铁银电池。1914年爱迪牛发明碱性电池。1954年GeraldPearson,CalvinFullerandDarylChapin开发出太阳能电池。1970前后一次锂电池实用化o1976年PhilipsResearch的科学家发明银氢电池。19

6、80前后开发出稳定的用于線氢电池的合金。1990前出现角型（口香糊型）电池，太阳能电池板1990前后银蛍电池商业化生产.。1991年Sony.nJ"充电锂离子电池商业化生产。2000后燃料电池，太阳能电池成为全世界嘱目的新能源发展问题的焦点。（3）电池的类别电池的种类很多，常用电池主要是干电池、蓄电池，以及体积小的微型电池。此外，还有金属■空气电池、燃料电池以及其他能量转换电池如太阳电池、温差电池、核电池等。干电池常用的一种干电池是碳一锌干电池。负极是锌做的圆筒，内有氯化钱作为电解质,少量氯化锌、怡性填料及

7、水调成的糊状电解质，正极是四周衷以掺有二氧化镒的糊状电解质的一根碳棒。随着科学技术的发展，干电池已经发展成为一个大的家族，到目前为止□经约有100多种。常见的有普通锌•镒干电池、碱性锌•镒干电池、镁•镒干电池、锌•空气电池、锌•氧化汞电池、锌•氧化银电池、锂•镭电池等。蓄电池蓄电池的种类很多，共同的特点是可以经历多次充电、放电循环，反复使用。铅蓄电池是授为常用的一种电池，其极板是用铅合金制成的格栅，电解液为稀硫酸。两极板均覆盖有硫酸铅。但充电后，正极处极板上硫酸铅转变成二氧化铅，负极处硫酸铅转变成金属铅。放

8、电时，则发生反方向的化学反应。它用填满海绵状铅的铅板作负极，填满二氧化铅的铅板作正极，并用1.28%的稀硫酸作电解质。在充电时，电能转化为化学能，放电时化学能又转化为电能。电池在放电时，金属铅是负极，发生氧化反应，被氧化为硫酸铅；二氧化铅是正极，发生还原反应，被还原为硫酸铅。电池在用直流电充电时，两极分别生成铅和二氧化铅。移去电源后，它又恢复到放电前的状态，组成化学电池。铅蓄电池是能反复充电、放电的电池，叫做二次