電池內(nèi)的電解質(zhì)是什么?
要看是什么電池的
鉛酸蓄電池的話是硫酸
堿性電池的話是氫氧化鉀
鐵鎳蓄電池
也叫愛迪生電池。鉛蓄電池是一種酸性蓄電池,與之不同,鐵鎳蓄電池的電解液是堿性的氫氧化鉀溶液,是一種堿性蓄電池。其正極為氧化鎳,負(fù)極為鐵。充電、放電的化學(xué)反應(yīng)是
電動(dòng)勢(shì)約為1.3~1.4伏。其優(yōu)點(diǎn)是輕便、壽命長(zhǎng)、易保養(yǎng),缺點(diǎn)是效率不高。
鎳鎘蓄電池
正極為氫氧化鎳,負(fù)極為鎘,電解液是氫氧化鉀溶液,充電、放電的化學(xué)反應(yīng)是
其優(yōu)點(diǎn)是輕便、抗震、壽命長(zhǎng),常用于小型電子設(shè)備。
銀鋅蓄電池
正極為氧化銀,負(fù)極為鋅,電解液為氫氧化鉀溶液。
銀鋅蓄電池的比能量大,能大電流放電,耐震,用作宇宙航行、人造衛(wèi)星、火箭等的電源。充、放電次數(shù)可達(dá)約100~150次循環(huán)。其缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴,使用壽命較短。
燃料電池
一種把燃料在燃燒過程中釋放的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。與蓄電池不同之處,是它可以從外部分別向兩個(gè)電極區(qū)域連續(xù)地補(bǔ)充燃料和氧化劑而不需要充電。燃料電池由燃料(例如氫、甲烷等)、氧化劑(例如氧和空氣等)、電極和電解液等四部分構(gòu)成。其電極具有催化性能,且是多孔結(jié)構(gòu)的,以保證較大的活性面積。工作時(shí)將燃料通入負(fù)極,氧化劑通入正極,它們各自在電極的催化下進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)以獲得電能。
燃料電池把燃燒反應(yīng)所放出的能量直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽运哪芰坷寐矢?,約等于熱機(jī)效率的2倍以上。此外它還有下述優(yōu)點(diǎn):①設(shè)備輕巧;②不發(fā)噪音,很少污染;③可連續(xù)運(yùn)行;④單位重量輸出電能高等。因此,它已在宇宙航行中得到應(yīng)用,在軍用與民用的各個(gè)領(lǐng)域中已展現(xiàn)廣泛應(yīng)用的前景。
太陽(yáng)電池
把太陽(yáng)光的能量轉(zhuǎn)換為電能的裝置。當(dāng)日光照射時(shí),產(chǎn)生端電壓,得到電流,用于人造衛(wèi)星、宇宙飛船中的太陽(yáng)電池是半導(dǎo)體制成的(常用硅光電池)。日光照射太陽(yáng)電池表面時(shí),半導(dǎo)體PN結(jié)的兩側(cè)形成電位差。其效率在百分之十以上,典型的輸出功率是5~10毫瓦每平方厘米(結(jié)面積)。
溫差電池
兩種金屬接成閉合電路,并在兩接頭處保持不同溫度時(shí),產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),即溫差電動(dòng)勢(shì),這叫做塞貝克效應(yīng)(見溫差電現(xiàn)象),這種裝置叫做溫差電偶或熱電偶。金屬溫差電偶產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)較小,常用來(lái)測(cè)量溫度差。但將溫差電偶串聯(lián)成溫差電堆時(shí),也可作為小功率的電源,這叫做溫差電池。用半導(dǎo)體材料制成的溫差電池,溫差電效應(yīng)較強(qiáng)。
核電池
把核能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置(目前的核發(fā)電裝置是利用核裂變能量使蒸汽受熱以推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,還不能將核裂變過程中釋放的核能直接轉(zhuǎn)換成電能)。通常的核電池包括輻射β射線(高速電子流)的放射性源(例如鍶-90),收集這些電子的集電器,以及電子由放射性源到集電器所通過的絕緣體三部分。放射性源一端因失去負(fù)電成為正極,集電器一端得到負(fù)電成為負(fù)極。在放射性源與集電器兩端的電極之間形成電位差。這種核電池可產(chǎn)生高電壓,但電流很小。它用于人造衛(wèi)星及探測(cè)飛船中,可長(zhǎng)期使用。
原電池
經(jīng)一次放電(連續(xù)或間歇)到電池容量耗盡后,不能再有效地用充電方法使其恢復(fù)到放電前狀態(tài)的電池。特點(diǎn)是攜帶方便、不需維護(hù)、可長(zhǎng)期(幾個(gè)月甚至幾年)儲(chǔ)存或使用。原電池主要有鋅錳電池、鋅汞電池、鋅空氣電池、固體電解質(zhì)電池和鋰電池等。鋅錳電池又分為干電池和堿性電池兩種。
鋅錳干電池
制造最早而至今仍大量生產(chǎn)的原電池。有圓柱型和疊層型兩種結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是使用方便、價(jià)格低廉、原材料來(lái)源豐富、適合大量自動(dòng)化生產(chǎn)。但放電電壓不夠平穩(wěn),容量受放電率影響較大。適于中小放電率和間歇放電使用。新型鋅錳干電池采用高濃度氯化鋅電解液、優(yōu)良的二氧化錳粉和紙板漿層結(jié)構(gòu),使容量和壽命均提高一倍,并改善了密封性能。
堿性鋅錳電池
以堿性電解質(zhì)代替中性電解質(zhì)的鋅錳電池。有圓柱型和鈕扣型兩種。這種電池的優(yōu)點(diǎn)是容量大,電壓平穩(wěn),能大電流連續(xù)放電,可在低溫(-40℃)下工作。這種電池可在規(guī)定條件下充放電數(shù)十次。
鋅汞電池
由美國(guó)S.羅賓發(fā)明,故又名羅賓電池。是最早發(fā)明的小型電池。有鈕扣型和圓柱型兩種。放電電壓平穩(wěn),可用作要求不太嚴(yán)格的電壓標(biāo)準(zhǔn)。缺點(diǎn)是低溫性能差(只能在0℃以上使用),并且汞有毒。鋅汞電池已逐漸被其他系列的電池代替。
鋅空氣電池
以空氣中的氧為正極活性物質(zhì),因此比容量大。有堿性和中性兩種系列,結(jié)構(gòu)上又有濕式和干式兩種。濕式電池只有堿性一種,用NaOH為電解液,價(jià)格低廉,多制成大容量(100安·小時(shí)以上)固定型電池供鐵路信號(hào)用。干式電池則有堿性和中性兩種。中性空氣干電池原料豐富、價(jià)格低廉,但只能在小電流下工作。堿性空氣干電池可大電流放電,比能量大,連續(xù)放電比間歇放電性能好。所有的空氣干電池都受環(huán)境濕度影響,使用期短,可靠性差,不能在密封狀態(tài)下使用。
固體電解質(zhì)電池
以固體離子導(dǎo)體為電解質(zhì),分高溫、常溫兩類。高溫的有鈉硫電池,可大電流工作。常溫的有銀碘電池,電壓0.6伏,價(jià)格昂貴,尚未獲得應(yīng)用。已使用的是鋰碘電池,電壓2.7伏。這種電池可靠性很高,可用于心臟起搏器。但這種電池放電電流只能達(dá)到微安級(jí)。
鋰電池
以鋰為負(fù)極的電池。它是60年代以后發(fā)展起來(lái)的新型高能量電池。按所用電解質(zhì)不同分為:①高溫熔融鹽鋰電池;②有機(jī)電解質(zhì)鋰電池;③無(wú)機(jī)非水電解質(zhì)鋰電池;④固體電解質(zhì)鋰電池;⑤鋰水電池。鋰電池的優(yōu)點(diǎn)是單體電池電壓高,比能量大,儲(chǔ)存壽命長(zhǎng)(可達(dá)10年),高低溫性能好,可在-40~150℃使用。缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴,另外電壓滯后和安全問題尚待改善。
儲(chǔ)備電池
有兩種激活方式,一種是將電解液和電極分開存放,使用前將電解液注入電池組而激活,如鎂海水電池、儲(chǔ)備式鉻酸電池和鋅銀電池等。另一種是用熔融鹽電解質(zhì),常溫時(shí)電解質(zhì)不導(dǎo)電,使用前點(diǎn)燃加熱劑將電解質(zhì)迅速熔化而激活,稱為熱電池。這種電池可用鈣、鎂或鋰合金為負(fù)極,KCl和LiCl的低共熔體為電解質(zhì),CaCrO4、PbSO4或V2O5等為正極,以鋯粉或鐵粉為加熱劑。采用全密封結(jié)構(gòu)可長(zhǎng)期儲(chǔ)存(10年以上)。儲(chǔ)備電池適于特殊用途。
標(biāo)準(zhǔn)電池
最著名的是惠斯頓標(biāo)準(zhǔn)電池,分飽和型和非飽和型兩種。其標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)為1.01864伏(20℃)。非飽和型的電壓溫度系數(shù)約為飽和型的1/4。
糊式鋅-錳干電池
由鋅筒、電糊層、二氧化錳正極、炭棒、銅帽等組成。最外面的一層是鋅筒,它既是電池的負(fù)極又兼作容器,在放電過程中它要被逐漸溶解;中央是一根起集流作用的碳棒;緊緊環(huán)繞著這根碳棒的是一種由深褐色的或黑色的二氧化錳粉與一種導(dǎo)電材料(石墨或乙炔黑)所構(gòu)成的混合物,它與碳棒一起構(gòu)成了電池的正極體,也叫炭包。為避免水分的蒸發(fā),干電池的上部用石蠟或?yàn)r青密封。鋅-錳干電池工作時(shí)的電極反應(yīng)為鋅極:Zn→Zn2++2e
紙板式鋅-錳干電池
在糊式鋅-錳干電池的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成。它以厚度為70~100微米的不含金屬雜質(zhì)的優(yōu)質(zhì)牛皮紙為基,用調(diào)好的糊狀物涂敷其表面,再經(jīng)過烘干制成紙板,以代替糊式鋅-錳干電池中的糊狀電解質(zhì)層。紙板式鋅-錳干電池的實(shí)際放電容量比普通的糊式鋅-錳干電池要高出2~3倍。標(biāo)有“高性能”字樣的干電池絕大部分為紙板式。
堿性鋅-錳干電池
其電解質(zhì)由汞齊化的鋅粉、35%的氫氧化鉀溶液再加上一些鈉羧甲基纖維素經(jīng)糊化而成。由于氫氧化鉀溶液的凝固點(diǎn)較低、內(nèi)阻小,因此堿性鋅-錳干電池能在-20℃溫度下工作,并能大電流放電。堿性鋅-錳干電池可充放電循環(huán)40多次,但充電前不能進(jìn)行深度放電(保留60%~70%的容量),并需嚴(yán)格控制充電電流和充電期終的電壓。
疊層式鋅-錳干電池
由幾個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊的扁平形單體電池疊在一起構(gòu)成。每一個(gè)單體電池均由塑料外殼、鋅皮、導(dǎo)電膜以及隔膜紙、炭餅(正極)組成。隔膜紙是一種吸有電解液的表面有淀粉層的漿層紙,它貼在鋅皮的上面;隔膜紙上面是炭餅。隔膜紙如同糊式干電池的電糊層,起隔離鋅皮負(fù)極和炭餅正極的作用。疊層式鋅-錳干電池減去了圓筒形糊式干電池串聯(lián)組合的麻煩,其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、體積比容量大,但貯存壽命短且內(nèi)阻較大,因而放電電流不宜過大。
堿性蓄電池
與同容量的鉛蓄電池相比,其體積小,壽命長(zhǎng),能大電流放電,但成本較高。堿性蓄電池按極板活性材料分為鐵鎳、鎘鎳、鋅銀蓄電池等系列。以鎘鎳蓄電池為例,堿性蓄電池的工作原理是:蓄電池極板的活性物質(zhì)在充電后,正極板為氫氧化鎳〔Ni(OH)3〕,負(fù)極板為金屬鎘(Cd);而放電終止時(shí),正極板轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸瘉嗘嚒睳i(OH2)〕,負(fù)極板轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸k〔Cd(OH)2〕,電解液多選用氫氧化鉀(KOH)溶液。
金屬-空氣電池
以空氣中的氧氣作為正極活性物質(zhì),金屬作為負(fù)極活性物質(zhì)的一種高能電池。使用的金屬一般是鎂、鋁、鋅、鎘、鐵等;電解質(zhì)為水溶液。其中鋅?空氣電池已成為成熟的產(chǎn)品。
金屬-空氣電池具有較高的比能量,這是因?yàn)榭諝獠挥?jì)算在電池的重量之內(nèi)。鋅?空氣電池的比能量是現(xiàn)生產(chǎn)的電池中最高的,已達(dá)400瓦·小時(shí)/千克(Wh/kg),是一種高性能中功率電池,并正向高功率電池的方向發(fā)展。目前生產(chǎn)的金屬-空氣電池主要是一次電池;研制中的二次金屬-空氣電池為采用更換金屬電極的機(jī)械再充電電池。由于金屬-空氣電池工作時(shí)要不斷地供應(yīng)空氣,因此它不能在密封狀態(tài)或缺少空氣的環(huán)境中工作。此外,電池中的電解質(zhì)溶液易受空氣濕度的影響而使電池性能下降;空氣中的氧會(huì)透過空氣電極并擴(kuò)散到金屬電極上,形成腐蝕電池引起自放電。