小电池的理论知识

1.关于电池的知识

传统电池指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间。随着科技的进步，电池泛指能产生电能的小型装置。如太阳能电池。 [编辑本段]电池简介电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。电动势等于单位正电荷由负极通过电池内部移到正极时，电池非静电力（化学力）所做的功。电动势取决于电极材料的化学性质，与电池的大小无关。电池所能输出的总电荷量为电池的容量，通常用安培小时作单位。在电池反应中，1千克反应物质所产生的电能称为电池的理论比能量。电池的实际比能量要比理论比能量小。因为电池中的反应物并不全按电池反应进行，同时电池内阻也要引起电动势降，因此常把比能量高的电池称做高能电池。电池的面积越大，其内阻越小。

电池的能量储存有限，电池所能输出的总电荷量叫做它的容量，通常用安培小时作单位，它也是电池的一个性能参数。电池的容量与电极物质的数量有关，即与电极的体积有关。

实用的化学电池可以分成两个基本类型：原电池与蓄电池[1]。原电池制成后即可以产生电流，但在放电完毕即被废弃。蓄电池又称为二次电池，使用前须先进行充电，充电后可放电使用，放电完毕后还可以充电再用。蓄电池充电时，电能转换成化学能；放电时，化学能转换成电能的。

2.电池的原理是怎么样储能的

在化学电池中，化学能直接转变为电能是靠电池内部自发进行氧化、还原等化学反应的结果，这种反应分别在两个电极上进行。

负极活性物质由电位较负并在电解质中稳定的还原剂组成，如锌、镉、铅等活泼金属和氢或碳氢化合物等。正极活性物质由电位较正并在电解质中稳定的氧化剂组成，如二氧化锰、二氧化铅、氧化镍等金属氧化物，氧或空气，卤素及其盐类，含氧酸及其盐类等。

电解质则是具有良好离子导电性的材料，如酸、碱、盐的水溶液，有机或无机非水溶液、熔融盐或固体电解质等。当外电路断开时，两极之间虽然有电位差（开路电压），但没有电流，存储在电池中的化学能并不转换为电能。

当外电路闭合时，在两电极电位差的作用下即有电流流过外电路。同时在电池内部，由于电解质中不存在自由电子，电荷的传递必然伴随两极活性物质与电解质界面的氧化或还原反应，以及反应物和反应产物的物质迁移。

电荷在电解质中的传递也要由离子的迁移来完成。因此，电池内部正常的电荷传递和物质传递过程是保证正常输出电能的必要条件。

充电时，电池内部的传电和传质过程的方向恰与放电相反；电极反应必须是可逆的，才能保证反方向传质与传电过程的正常进行。因此，电极反应可逆是构成蓄电池的必要条件。

为吉布斯反应自由能增量（焦）；F为法拉第常数=96500库=26.8安·小时；n为电池反应的当量数。这是电池电动势与电池反应之间的基本热力学关系式，也是计算电池能量转换效率的基本热力学方程式。

实际上，当电流流过电极时，电极电势都要偏离热力学平衡的电极电势，这种现象称为极化。电流密度（单位电极面积上通过的电流）越大，极化越严重。

极化现象是造成电池能量损失的重要原因之一。极化的原因有三：①由电池中各部分电阻造成的极化称为欧姆极化；②由电极-电解质界面层中电荷传递过程的阻滞造成的极化称为活化极化；③由电极-电解质界面层中传质过程迟缓而造成的极化称为浓差极化。

减小极化的方法是增大电极反应面积、减小电流密度、提高反应温度以及改善电极表面的催化活性。

3.圆型电池的基本原理

圆型电池的基本原理，构成电池的基本元件：阳极，阴极和电解液阳极：电子通过外电路被移出，电极本身发生氧化反应。

阴极：通过外电路获得电子，电极本身发生还原发应。电解液：在电池内部提供离子从一个电极到另一个电极的迁移通道。

电极的活性材料可以是气体、液体或固体，电解液可以是液体或固体正常状态在正常状态下电路中N1的“CO”与“DO”脚都输出高电压，两个MOSFET都处于导通状态，电池可以自由地进行充电和放电，由于MOSFET的导通阻抗很小，通常小于30毫欧，因此其导通电阻对电路的性能影响很小。7|此状态下保护电路的消耗电流为μA级，通常小于7μA。

2 过充电保护锂离子电池要求的充电方式为恒流/恒压，在充电初期，为恒流充电，随着充电过程，电压会上升到4.2V（根据正极材料不同，有的电池要求恒压值为4.1V），转为恒压充电，直至电流越来越小。电池在被充电过程中，如果充电器电路失去控制，会使电池电压超过4.2V后继续恒流充电，此时电池电压仍会继续上升，当电池电压被充电至超过4.3V时，电池的化学副反应将加剧，会导致电池损坏或出现安全问题。

4.电池的工作原理是什么

1. 电池有很多种类，不同种类的原理大致相同。

2. 构成电池的基本元件：阳极，阴极和电解液

阳极：电子通过外电路被移出，电极本身发生氧化反应。阴极：通过外电路获得电子，电极本身发生还原发应。

电解液：在电池内部提供离子从一个电极到另一个电极的迁移通道。

电极的活性材料可以是气体、液体或固体，电解液可以是液体或固体

1.碱性电池

负极反应

Zn + 2 OH- —>ZnO + H2O + 2 e-

正极反应

2MnO2 + H2O + 2 e- —>Mn2O3 + 2 OH-

完整的反应

Zn + 2MnO2 —>ZnO + Mn2O3 1.5 V

2.锂亚硫酰氯电池

负极反应

Li —>Li+ + e-

正极反应

4Li+ + 4e- + 2SOCl2 —>4LiCl + SO2 + S

完整的反应

4Li + 2SOCl2 —>4LiCl + SO2 + S 3.6V

3.锂二氧化锰电池

负极反应

Li —>Li+ + e

正极反应

MnO2 + Li+ + e —>MnIIIO2(Li+)

完整的反应

Li + MnO2 —>MnIIIO2(Li+) 3.6V

4.镍氢电池

负极反应

MH + OH- M + H2O + e-

0.83V

正极反应

NiOOH + H2O + e- Ni(OH)2 + OH-

0.49V

完整的反应

NiOOH + MH Ni(OH)2 + M

1.32V

5.镍镉电池

负极反应

Cd + 2OH- Cd(OH)2 + 2e-

0.81V

正极反应

NiOOH + 2H2O + 2e- Ni(OH)2 + 2OH-

0.49V

完整的反应

Cd +NiO2 + 2H2O Cd(OH)2 + Ni(OH)2

1.30V

6.锂离子电池

负极反应

6C+Li+ +e-6CLi

正极反应

LiCoO2CoO2 + Li+ + e-

完整的反应

6C+ LiCoO2CoO2+6CLi

3.7 V

7.锂聚合物电池

负极反应

6C+Li+ +e-6CLi

正极反应

LiCoO2CoO2 + Li+ + e-

完整的反应

6C+ LiCoO2CoO2+6CLi

3.7 V

8.镍锌电池

负极反应

Zn + 2OH- Zn(OH)2+ 2e

1.24V

正极反应

NiOOH + 2H2O + 2e- Ni(OH)2 + 2OH-

0.49V

完整的反应

2NiOOH + Zn + 2H2O 2Ni(OH)2 + Zn(OH)2

1.73V

9.钠硫电池

负极反应

2Na 2Na+ + 2e-

正极反应

3S + 2e-S32-

完整的反应

2Na + 3S Na2S3

2.076V

10.铁镍电池

负极反应

Fe + 2OH- Fe(OH)2 +2e-

3Fe(OH)2 + 2OH-Fe3O4 + 4H2O + 2e-

0.81V

正极反应

2NiOOH + 2H2O2Ni(OH)2 + 2OH-

0.49V

完整的反应

3Fe + 8NiOOH + 4H2O8 Ni(OH)2 + Fe3O4

1.30V

5.电池的工作原理

电池工作原理示意图构成电池的基本元件：阳极，阴极和电解液阳极：电子通过外电路被移出，电极本身发生氧化反应。

阴极：通过外电路获得电子，电极本身发生还原发应。电解液：在电池内部提供离子从一个电极到另一个电极的迁移通道。

电极的活性材料可以是气体、液体或固体，电解液可以是液体或固体1. 碱性电池2. 负极反应3. Zn + 2 OH- —> ZnO + H2O + 2 e-4. 正极反应5. 2MnO2 + H2O + 2 e- —>Mn2O3 + 2 OH-6. 完整的反应7. Zn + 2MnO2 —> ZnO + Mn2O3 1.5 V8. 9. 2.锂亚硫酰氯电池10. 负极反应11. Li —> Li+ + e-12. 正极反应13. 4Li+ + 4e- + 2SOCl2 —> 4LiCl + SO2 + S14. 完整的反应15. 4Li + 2SOCl2 —> 4LiCl + SO2 + S 3.6V16. 17. 3.锂二氧化锰电池18. 负极反应19. Li —> Li+ + e20. 正极反应21. MnO2 + Li+ + e —> MnIIIO2(Li+)22. 完整的反应23. Li + MnO2 —> MnIIIO2(Li+) 3.6V24. 25. 4.镍氢电池26. 负极反应27. MH + OH- M + H2O + e-28. 0.83V29. 30. 正极反应31. NiOOH + H2O + e- Ni(OH)2 + OH-32. 0.49V33. 34. 完整的反应35. NiOOH + MH Ni(OH)2 + M36. 1.32V5.镍镉电池负极反应 Cd + 2OH- Cd(OH)2 + 2e-0.81V 正极反应 NiOOH + 2H2O + 2e- Ni(OH)2 + 2OH-0.49V 完整的反应 Cd +NiO2 + 2H2O Cd(OH)2 + Ni(OH)21.30V6.锂离子电池负极反应6C+Li+ +e-6CLi 正极反应 LiCoO2 CoO2 + Li+ + e- 完整的反应6C+ LiCoO2 CoO2+6CLi3.7 V7.锂聚合物电池负极反应6C+Li+ +e-6CLi 正极反应 LiCoO2 CoO2 + Li+ + e- 完整的反应6C+ LiCoO2 CoO2+6CLi3.7 V8.镍锌电池负极反应 Zn + 2OH- Zn(OH)2+ 2e1.24V 正极反应 NiOOH + 2H2O + 2e- Ni(OH)2 + 2OH-0.49V 完整的反应2NiOOH + Zn + 2H2O 2Ni(OH)2 + Zn(OH)21.73V9.钠硫电池负极反应2Na 2Na+ + 2e- 正极反应3S + 2e- S32- 完整的反应2Na + 3S Na2S32.076V10.铁镍电池负极反应 Fe + 2OH- Fe(OH)2 +2e-3Fe(OH)2 + 2OH- Fe3O4 + 4H2O + 2e-0.81V 正极反应2NiOOH + 2H2O 2Ni(OH)2 + 2OH-0.49V 完整的反应3Fe + 8NiOOH + 4H2O8 Ni(OH)2 + Fe3O41.30V。

6.电池的原理是如何作成的

在化学电池中，化学能直接转变为电能是靠电池内部自发进行氧化、还原等化学反应的结果，这种反应分别在两个电极上进行。

电荷在电解质中的传递也要由离子的迁移来完成。因此，电池内部正常的电荷传递和物质传递过程是保证正常输出电能的必要条件。

G为吉布斯反应自由能增量（焦）；F为法拉第常数=96500库=26.8安·小时；n为电池反应的当量数。这是电池电动势与电池反应之间的基本热力学关系式，也是计算电池能量转换效率的基本热力学方程式。

极化现象是造成电池能量损失的重要原因之一。极化的原因有三： ①由电池中各部分电阻造成的极化称为欧姆极化； ②由电极-电解质界面层中电荷传递过程的阻滞造成的极化称为活化极化； ③由电极-电解质界面层中传质过程迟缓而造成的极化称为浓差极化。

减小极化的方法是增大电极反应面积、减小电流密度、提高反应温度以及改善电极表面的催化活性。

7.圆型电池的基本原理

圆型电池的基本原理，构成电池的基本元件：阳极，阴极和电解液

阳极：电子通过外电路被移出，电极本身发生氧化反应。阴极：通过外电路获得电子，电极本身发生还原发应。

电解液：在电池内部提供离子从一个电极到另一个电极的迁移通道。

电极的活性材料可以是气体、液体或固体，电解液可以是液体或固体

正常状态在正常状态下电路中N1的“CO”与“DO”脚都输出高电压，两个MOSFET都处于导通状态，电池可以自由地进行充电和放电，由于MOSFET的导通阻抗很小，通常小于30毫欧，因此其导通电阻对电路的性能影响很小。7|此状态下保护电路的消耗电流为μA级，通常小于7μA。

过充电保护锂离子电池要求的充电方式为恒流/恒压，在充电初期，为恒流充电，随着充电过程，电压会上升到4.2V（根据正极材料不同，有的电池要求恒压值为4.1V），转为恒压充电，直至电流越来越小。电池在被充电过程中，如果充电器电路失去控制，会使电池电压超过4.2V后继续恒流充电，此时电池电压仍会继续上升，当电池电压被充电至超过4.3V时，电池的化学副反应将加剧，会导致电池损坏或出现安全问题。