干电池化学原理,简述化学电池工作原理

首页 > 经验 > 作者:YD1662024-03-30 11:31:28

现在的科学技术发展那是日新月异,这其中人们能直接感受到的那就是电子产品。

但除了电池,近几十年的电池的发展可以用不争气来形容,也有人说电池的发展严重拖了现代科技的后退。

说起电池相信都不会陌生,它在我们的生活中扮演着相当重要的角色,遥控器,玩具,闹钟等等都离不开电池,尤其是干电池。

干电池化学原理,简述化学电池工作原理(1)

那么这种干电池如何存储能量的,还有电池上的聚能环到底是什么呢?

干电池是一种用糊状电解液来产生直流电的化学电池,它也是一次性电池,常见的干电池有锌锰电池,锌汞电池,碱锰电池等;还有一种可充电电池,可反复多次补充电量,可循环使用,如镍镉电池,镍氢电池等,由于其体型小巧,携带方便等优点,在诸多小功率的电子产品上使用广泛。

干电池化学原理,简述化学电池工作原理(2)

图片来源:pixabay

电池的发展历史

电池的发明历史可追溯到18世纪末期,1780年意大利科学家在进行青蛙实验时,用铜制的解刨刀碰触到放在铁盘上的青蛙腿时,蛙腿的肌肉开始抽搐,仿佛受到电流的刺激。

后来福特认为这是金属与蛙腿组织液之间产生的电流刺激造成的。

1800年福特据此设计了,被称为伏打电堆的装置,锌为负极,银为正极,用盐水作电解质溶液。

1836年丹尼尔发明了世界上第一个实用电池,铜锌电池,并应用于早期铁路的信号灯上。

干电池化学原理,简述化学电池工作原理(3)

为什么电池如此不争气

衡量电池容量大小的主要指标就是能量密度,而现在主流的干电池的能量密度,平均只有汽油的百分之一左右,可以说是相当的差了。

如此不堪的能量密度与电池的材料还有结构有关,像我们常用的碱性电池,它的正极是二氧化锰,负极是锌粉,二者之间填充的是电解质,用来传递氢氧根离子,当电池工作的时候,锌和二氧化锰之间的氧化反应还原反应会产生1.5伏的电压。

仅看负极材料,锌的能量密度只有汽油的十分之一左右,也可以说是很低能了,而在结构方面,碱性电池更是好不到哪里去。

首先电池不能像汽油那样直接从空气中获取氧气,必须自备氧化剂和电解质。

其次电池中还有一大部分的封装材料,比如为了防止电池短路,所有电池都必须在两块金属之间加一个绝缘的底圈,所有这些都大大挤占了发电材料的可用空间,稀释了电池的能量密度,低能的电池材料和有限的结构空间,也就束缚了电池的发展。

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