电池

电池,在电和电化学,任何一类设备转换化学能直接转化为电能。尽管这个词电池严格使用,指定一个装配的两个或两个以上的细胞电这样的能力能量转换,一般是应用于一个单一的细胞这类。

每一个电池(或细胞)阴极、正极板和一个阳极或负极板。这些电极必须分开,经常沉浸在一个吗电解液这允许通过离子在电极之间。的电极材料和电解液的选择和安排,这样足够了电动势(以伏),电流(以安培)之间可以开发终端电池灯,机器,或其他设备。从一个电极只包含有限数量的化学单位能源可转换电能,由此可见,一个给定大小的电池只有一个特定的设备和操作的能力最终会耗尽。电池的活性部分通常是装在一个盒子覆盖系统(或夹克),保证空气外面和里面的电解液溶剂,为大会提供了一个结构。

商用电池设计和建造与市场因素。的材料和质量复杂性电极和容器的设计反映在市场价格寻求任何特定的产品。作为新材料被发现或传统的性质的改善,然而,有时甚至旧的电池系统的典型性能增加大百分比。

电池是大体上分为两组:(1)主要的电池(2)二次,或存储电池。主电池被设计成使用,直到给定设备操作电压太低,然后丢弃。二次电池有很多特殊的设计特点,以及特殊材料的电极,这允许他们重组(充电)。部分或完全放电后,他们可以充电的应用直流电(DC)电压。原来的状态通常是没有完全恢复,每个充电周期商业损失电池只有一小部分1%甚至在不同的条件下。

操作原理

的阳极一个电化电池通常是一个金属氧化(放弃电子)之间的一个潜在的0.5伏特4伏以上的阴极。阴极通常由金属氧化物或硫化物转化为less-oxidized状态接受电子,离子,在它的结构。通过外部电路导电连接(例如,一盏灯或其他设备)必须提供携带电子从阳极到负面的电池接触。足够的电解液必须存在。电解液由溶剂(水、有机液体或固体)和一个或多个化学物质分解成离子的溶剂。这些离子提供服务电子和化学物质通过细胞内部平衡电流的流动细胞在细胞外的操作。

电池用途有限,不仅容量也可以得出当前速度。电解质溶液的盐离子选择必须能够移动速度不够快通过电极之间的溶剂进行化学物质等于电机的速度需求。电池性能的限制扩散内部的化学物质以及能力。

单个细胞的电压和它内部的扩散率都是如果温度降低了从一个参照点,如21°C (70°F)。如果温度低于冰点电解液的细胞通常会产生很少的有用的电流,可能会改变内部尺寸,导致内部损伤和性能下降甚至后再次升温。如果温度提高了故意,速度可以持续放电,但这是不明智的,因为电池的化学物质可能会蒸发或自发反应,导致早期失效。

电化电池操作的基本关系,提出的英语physicist-chemist迈克尔·法拉第1834年,是为每一个安培流一段时间,匹配化学反应或其他必须发生改变。这种变化的程度依赖于分子和电子结构的元素构成电池电极和电解质。继发性变化也可能发生,但理论上可逆反应的主要副必须进行电极的电力生产。实际所产生的能量电池产生的安培数来衡量××的单位时间平均电压。电池的电极锌和二氧化锰(例如,普通手电筒干电池),发现一个化学相当于锌重32.5克(1.4盎司)和二氧化锰约87克(3.1盎司)。的放电一个当量的每一个电极将导致32.5克的锌溶解和87克的二氧化锰氧化变成不同的包含更多氢和锌离子。一些电解质也将消耗的反应。每个电极产生化学当量之一法拉第,或96485库仑的电流等于26.8安培每小时。如果细胞运作,平均为1.2伏,这将产生32.2瓦特小时的直流能量。表达了另一种方式,在哪里n等于化学当量排放的数量,F法拉第常数(9.6485×10吗⁴每摩尔库伦),V平均(不一定是常数)的细胞周期的放电电压,和1焦耳≅2.78×10⁻⁴瓦特小时。

有大量的元素化合物选择的潜在有用的组合电池。商业系统常用的代表众多测试的幸存者,继续使用取决于足够的电压,高载流能力、低成本的材料,和对用户忽视。更好的密封技术和塑料制造电池系统所有可能的进一步发展,特别是那些使用非常活跃锂阳极。这种情况下产生了商业与多达3.9伏特电池负载和非常高的载流能力。

电池制造商设计了许多不同的大小、电压和电流加载不同的专用应用程序。在普通家庭的情况下电池(看到表),标准尺寸和电气性能建立了由美国国家标准协会(ANSI)和国际电工委员会(IEC)。最常见的尺寸,鉴于ANSI (IEC)形式,是AAA (R03), AA (R6), C (R14)、D (R20), 9 v (6——f22)。