鉅大鋰電 | 點擊量：0次 | 2018年07月22日
電池產生電的原理是什么
電池使用過程是電池放電過程，電池放電時在負極上進行氧化反應，向外提供電子，在正極上進行還原反應，從外電路接受電子，電流經外電路而從正極流向負極，電解質是離子導體，離子在電池內部的正負極之間的定向移動而導電，正離子（陽離子）流向正極，負離子（陰離子）流向負極。電池放電的負極為陽極，放電的正極為陰極，在陽極兩類導體界面發生氧化反應，在陰極的兩類導體界面上發生還原反應。整個電池形成了一個由外電路的電子體系和電解質液的離子體系構成的完整放電體系，從而產生電能供電。
在化學電池中，化學能直接轉變為電能是靠電池內部自發進行氧化、還原等化學反應的結果，這種反應分別在兩個電極上進行。負極活性物質由電位較負并在電解質中穩定的還原劑組成，如鋅、鎘、鉛等活潑金屬和氫或碳氫化合物等。正極活性物質由電位較正并在電解質中穩定的氧化劑組成，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。同時在電池內部，由于電解質中不存在自由電子，電荷的傳遞必然伴隨兩極活性物質與電解質界面的氧化或還原反應，以及反應物和反應產物的物質遷移。電荷在電解質中的傳遞也要由離子的遷移來完成。因此，電池內部正常的電荷傳遞和物質傳遞過程是保證正常輸出電能的必要條件。充電時，電池內部的傳電和傳質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與傳電過程的正常進行。因此，電極反應可逆是構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=96500庫=26.8安·小時；n為電池反應的當量數。這是電池電動勢與電池反應之間的基本熱力學關系式，也是計算電池能量轉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－電解質界面層中傳質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。
化學能轉換成電能的裝置叫化學電池，一般簡稱為電池。放電后，能夠用充電的方式使內部活性物質再生——把電能儲存為化學能；需要放電時再次把化學能轉換為電能。將這類電池稱為蓄電池(StorageBattery)，也稱二次電池。
所謂蓄電池即是貯存化學能量，于必要時放出電能的一種電氣化學設備。
蓄電池(StorageBattery)是將化學能直接轉化成電能的一種裝置，是按可再充電設計的電池，通過可逆的化學反應實現再充電，通常是指鉛酸蓄電池，它是電池中的一種，屬于二次電池。它的工作原理：充電時利用外部的電能使內部活性物質再生，把電能儲存為化學能，需要放電時再次把化學能轉換為電能輸出，比如生活中常用的手機電池等。
它用填滿海綿狀鉛的鉛基板柵（又稱格子體）作負極，填滿二氧化鉛的鉛基板柵作正極，并用密度1.26--1.33g/mlg/ml的稀硫酸作電解質。電池在放電時，金屬鉛是負極，發生氧化反應，生成硫酸鉛；二氧化鉛是正極，發生還原反應，生成硫酸鉛。電池在用直流電充電時，兩極分別生成單質鉛和二氧化鉛。移去電源后，它又恢復到放電前的狀態，組成化學電池。鉛蓄電池能反復充電、放電，它的單體電壓是2V，電池是由一個或多個單體構成的電池組，簡稱蓄電池，最常見的是6V，其它還有2V、4V、8V、24V蓄電池。如汽車上用的蓄電池（俗稱電瓶）是6個鉛蓄電池串聯成12V的電池組。
蓄電池示意圖
蓄電池示意圖
對于傳統的干荷鉛蓄電池（如汽車干荷電池、摩托車干荷電池等）在使用一段時間后要補充蒸餾水，使稀硫酸電解液保持1.28g/ml左右的密度；對于免維護蓄電池，其使用直到壽命終止都不再需要添加蒸餾水。
化學原理
方程式如下：
總反應：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)可逆符號2PbSO4(s)+2H2O(l)
放電時：負Pb(s)-2e-+SO42-(aq)=PbSO4(s)
正PbO2(s)+2e-+SO42-(aq)+4H+(aq)=PbSO4(s)+2H2O(l)
總Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)
充電時電解池
陰極PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)
陽極PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=Pbo2(s)+SO42-(aq)+4H+(a
注（充電時陰極為放電時負極）
物理構成
構成鉛蓄電池之主要成份如下：
陽極板（過氧化鉛.PbO2）--->活性物質
陰極板（海綿狀鉛.Pb）--->活性物質
電解液（稀硫酸）--->硫酸（H2SO4）+蒸餾水（H2O）
電池外殼、蓋（PPABS阻燃）
隔離板(AGM)
安全閥
正負極柱，正負極柱等
物理量聯系
電量與電壓關系
