不难看出,在5价钒离子溶液和2价钒离子溶液之间还隔着3价和4价,存在1.259伏的电位差,正如悬崖上存在两个高度相差1259米的水池。
5价钒离子溶液中的钒离子,因为它们都失去了5个电子,所以它们有一种强烈的想获得电子,以便让自己更完整的冲动。问题是,从哪里抢夺电子呢?从弱者身上,也就是下面的2价钒离子溶液。
故,钒电池源源不断的放电过程,其实就是下方的2价钒离子溶液不断失去电子,继而让自己变成3价钒离子溶液,同时也是上方的5价钒离子溶液不断得到电子补充,继而让自己变成4价钒离子溶液的过程。
当放电结束,两者的状态就变成了这样:
到这里,我们还可以使用弹簧来辅助我们理解钒电池。充满电的钒电池就像一个被充分拉开的弹簧。
而一个放电结束的钒电池,就像弹簧回归本态。
钒电池是咋充电的?用弹簧辅助想象钒电池放电过程后,它的充电过程也就容易理解了,它类似于使用外部能量将“弹簧”再次拉开的过程。
已失去4个电子的4价钒离子,还能忍痛割爱,再失去一个电子,但需要付出代价,这个代价就是能量,也就是外部源源不断的电力输入。
在电场力的作用下,4价钒离子被迫再失去一个电子,继而变成5价钒离子。由于电荷不会凭空产生,也不会凭空消失,所以4价钒离子失去的那个电子需要有一个去处,也就是需要有一个能承载的地方,这便是3价钒离子溶液。当3价钒离子不断得到电子后,又从3价变成了2价。于是,当充电结束后,它们再次变成这样: