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电池的基础

点击次数:816 更新时间:2022-12-13

从我们日常生活中经常会使用到的干电池、充电宝到最近话题性持续升高的燃料电池,需要电池的地方可以说是无处不在。可是对于电池你又了解多少呢?从本期内容开始,主要会与大家探讨一下电池这个内容。作为第一期的内容,会首先先介绍一下以化学电池为主的电池基础知识。那就让我们开始吧!


电池的分类

从发电原理对电池进行分类时,可以分为化学电池、物理电池、生物电池的3种种类。首先是伴随化学反应的化学电池。化学电池分为了干电池等的一次电池与可进行充电的二次电池。另外,燃料电池是运用了氢与氧的化学反应的电池,所以也被分类至化学电池。

物理电池为吸收热与光能量并转换为电能的电池。比价具有代表性的电池有太阳能电池。

生物电池是利用酶与叶绿素等的生物触媒与微生物产生化学反应进行发电的电池。近年来以生物质发电的名称被大家知悉。对日本政府所提出的迈向碳中和社会也作出了贡献。


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1.电池发电的原理

当电池内的电发生流动处于发电状态时,发电状态下的电池能通过连接LED或灯泡将其点亮。除此以外,发电状态下的电池还能驱动马达或智能电话等。那么,为什么电池内部电流会产生流动呢?

对于电池发电的原理,简单来说就是异种金属间的电荷的移动。当异种金属间发生电荷移动时,电子会在+与 - 的电极间移动。当此电子发生移动时,则电流也会发生流动从而开始发电。


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2. 一次电池与二次电池的区别

在之前的说明中有讲解到一次电池与二次电池的区别在于是否可以对其进行充电。常见的一次电池有锰干电池、碱性电池、纽扣电池等。而常见的二次电池有镍镉电池、镍氢电池、铅蓄电池、锂离子电池等。通过确认这些化学电池的化学反应能否恢复到原有状态的可逆反应或不可逆反应,从而判断其为一次电池或二次电池。


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3. 代表性一次电池的特征

在这个部分,会主要介绍一下常见的一次电池与其特征。

1. 锰干电池

在钟表等中经常会使用到的猛干电池,作为正极材料使用的是二氧化锰、负极材料使用的是锌、电解液则使用的是弱酸性的氯化锌与氯化铵。在电解液中使用氯化锌可以产生比使用氯化铵更大的电力。并且由于化学反应会消耗电解液中的水分,所以具有不易发生漏液的特征。


2. 碱性(锰)干电池

锰干电池是由负极材料覆盖棒状的正极材料的结构,碱性干电池是由二氧化锰与石墨的正极材料覆盖锌粉末的负极材料的结构。两者形成了截然相反的结构。作为碱性干电池的由来,电解液中使用了氢氧化钾,但是由于氢氧化钾为碱性物质所以被称为了碱性电池。


3. 硬币型二氧化锰锂电池

纽扣性二氧化锰锂电池也被称为CR电池。CR2032等型号的硬币型锂电池不仅体积小、重量轻,工作电压也可达3V并且工作温度范围广。是从手表到汽车钥匙等小型产品中被广泛使用的锂电池。作为负极活性物质有金属锂,而电解质则使用的是有机电解液。


4. 纽扣型碱性电池

与第3项介绍的CR一样,纽扣型碱性电池也具有小型、轻量的特征。工作电压为1.5V。使用用途除了CR以外,还可使用在LED商品等。负极活性物质有锌,电解质使用的是碱水溶液氢氧化钾。


4. 代表性二次电池的特征

在这个部分,会主要介绍一下常见的二次电池与其特征。

1. 镍镉电池

镍镉电池的负极活性物质使用的是镉,正极活性物质使用的是羟基氧化镍,电解液则使用的是碱溶液的电池。电压是与干电池差不多相同的1.2V。镍镉电池在经历过放电并在长时间放置后,其性能也不会低下。另外镍镉电池还拥有出色的大电流负载特性的特征,所以即使是现在还会被无绳电话或电动工具等所使用。


2. 镍氢电池

镍氢电池是一种从小型到大型都能进行大范围容量设计的电池,在混合动力汽车等均有使用。因为能取得比镍镉电池的大几倍的容量,并且不使用镉等元素,所以得到了广泛的普及。


3. 锂离子电池

锂离子电池在90年代实现了实用化,是一种拥有轻量、高电压、大功率、自放电率少等特征的电池。是近20年以来非常普及的二次电池之一。


本文来源于KIKUSUI菊水






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