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《電池的原理》在化學電池中,化學能直接轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>電能是靠電池內(nèi)部自發(fā)進行氧化、還原等化學反應的結(jié)果,這種反應分別在兩個電極上進行。負極活性物質(zhì)由電位較負并在電解質(zhì)中穩(wěn)定的還原劑組成,如鋅、鎘、鉛等活潑金屬和氫或碳氫化合物等。正極活性物質(zhì)由電位較正并在電解質(zhì)中穩(wěn)定的氧化劑組成,如二氧化錳、二氧化鉛、氧化鎳等金屬氧化物,氧或空氣,鹵素及其鹽類,含氧酸及其鹽類等。電解質(zhì)則是具有良好離子導電性的材料,如酸、堿、鹽的水溶液,有機或無機非水溶液、熔融鹽或固體電解質(zhì)等。
當外電路斷開時,兩極之間雖然有電位差(開路電壓),但沒有電流,存儲在電池中的化學能并不轉(zhuǎn)換為電能。當外電路閉合時,在兩電極電位差的作用下即有電流流過外電路。同時在電池內(nèi)部,由于電解質(zhì)中不存在自由電子,電荷的傳遞必然伴隨兩極活性物質(zhì)與電解質(zhì)界面的氧化或還原反應,以及反應物和反應產(chǎn)物的物質(zhì)遷移。電荷在電解質(zhì)中的傳遞也要由離子的遷移來完成。因此,電池內(nèi)部正常的電荷傳遞和物質(zhì)傳遞過程是保證正常輸出電能的必要條件。
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《電池的原理》在化學電池中,化學能直接轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>電能是靠電池內(nèi)部自發(fā)進行氧化、還原等化學反應的結(jié)果,這種反應分別在兩個電極上進行。負極活性物質(zhì)由電位較負并在電解質(zhì)中穩(wěn)定的還原劑組成,如鋅、鎘、鉛等活潑金屬和氫或碳氫化合物等。正極活性物質(zhì)由電位較正并在電解質(zhì)中穩(wěn)定的氧化劑組成,如二氧化錳、二氧化鉛、氧化鎳等金屬氧化物,氧或空氣,鹵素及其鹽類,含氧酸及其鹽類等。電解質(zhì)則是具有良好離子導電性的材料,如酸、堿、鹽的水溶液,有機或無機非水溶液、熔融鹽或固體電解質(zhì)等。當外電路斷開時,兩極之間雖然有電位差(開路電壓),但沒有電流,存儲在電池中的化學能并不轉(zhuǎn)換為電能。當外電路閉合時,在兩電極電位差的作用下即有電流流過外電路。同時在電池內(nèi)部,由于電解質(zhì)中不存在自由電子,電荷的傳遞必然伴隨兩極活性物質(zhì)與電解質(zhì)界面的氧化或還原反應,以及反應物和反應產(chǎn)物的物質(zhì)遷移。電荷在電解質(zhì)中的傳遞也要由離子的遷移來完成。因此,電池內(nèi)部正常的電荷傳遞和物質(zhì)傳遞過程是保證正常輸出電能的必要條件。充電時,電池內(nèi)部的傳電和傳質(zhì)過程的方向恰與放電相反;電極反應必須是可逆的,才能保證反方向傳質(zhì)與傳電過程的正常進行。
因此,電極反應可逆是構(gòu)成蓄電池的必要條件。為吉布斯反應自由能增量(焦);F為法拉第常數(shù)=96500庫=26.8安·小時;n為電池反應的當量數(shù)。這是電池電動勢與電池反應之間的基本熱力學關(guān)系式,也是計算電池能量轉(zhuǎn)換效率的基本熱力學方程式。實際上,當電流流過電極時,電極電勢都要偏離熱力學平衡的電極電勢,這種現(xiàn)象稱為極化。電流密度(單位電極面積上通過的電流)越大,極化越嚴重。極化現(xiàn)象是造成電池能量損失的重要原因之一。極化的原因有三:①由電池中各部分電阻造成的極化稱為歐姆極化;②由電極-電解質(zhì)界面層中電荷傳遞過程的阻滯造成的極化稱為活化極化;③由電極-電解質(zhì)界面層中傳質(zhì)過程遲緩而造成的極化稱為濃差極化。減小極化的方法是增大電極反應面積、減小電流密度、提高反應溫度以及改善電極表面的催化活性。
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《電池發(fā)展史》
1890年Thomas Edison 發(fā)明可充電的鐵鎳電池
1896年在美國批量生產(chǎn)干電池
1896年發(fā)明D型電池.
1899年Waldmar Jungner 發(fā)明鎳鎘電池.
1910年可充電的鐵鎳電池商業(yè)化生產(chǎn)
1911年我國建廠生產(chǎn)干電池和鉛酸蓄電池(上海交通部電池廠)
1914年Thomas Edison 發(fā)明堿性電池.
1934年Schlecht and Akermann 發(fā)明鎳鎘電池燒結(jié)極板.
1947年Neumann 開發(fā)出密封鎳鎘電池.
1949年Lew Urry (Energizer) 開發(fā)出小型堿性電池.
1954年Gerald Pearson, Calvin Fuller and Daryl Chapin 開發(fā)出太陽能電池.
1956年Energizer.制造個9伏電池
1956年我國建設個鎳鎘電池工廠(風云器材廠(755廠))
1960前后Union Carbide.商業(yè)化生產(chǎn)堿性電池,我國開始研究堿性電池(西安慶華廠等三 家合作研發(fā))
1970前后出現(xiàn)免維護鉛酸電池.
1970前后一次鋰電池實用化.
1976年Philips Research的科學家發(fā)明鎳氫電池.
1980前后開發(fā)出穩(wěn)定的用于鎳氫電池的合金.
1983年我國開始研究鎳氫電池(南開大學)
1987年我國改進鎳鎘電池工藝,采用發(fā)泡鎳,電池容量40%
1987前我國商業(yè)化生產(chǎn)一次鋰電池
1989年我國鎳氫電池研究列入計劃
1990前出現(xiàn)角型(口香糖型)電池,
1990前后鎳氫電池商業(yè)化生產(chǎn).
1991年Sony.可充電鋰離子電池商業(yè)化生產(chǎn)
1992年Karl Kordesch, Josef Gsellmann and Klaus Tomantschger 取得堿性充電電池 專利
1992年Battery Technologies, Inc.生產(chǎn)堿性充電電池
1995年我國鎳氫電池商業(yè)化生產(chǎn)初具規(guī)模
1999年可充電鋰聚合物電池商業(yè)化生產(chǎn)
2000年我國鋰離子電池商業(yè)化生產(chǎn)
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