电池的工作原理是什么？

Question

如题所述

Answer 1

电池有很多种类，不同种类的原理大致相同。

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
 LiCoO2<—> CoO2 + Li+ + e-

完整的反应
 6C+ LiCoO2<—> CoO2+6CLi
3.7 V

7．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+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 + 2H2O<—> 2Ni(OH)2 + 2OH-
0.49V

完整的反应
 3Fe + 8NiOOH + 4H2O<—>8 Ni(OH)2 + Fe3O4
1.30V

Answer 2

你是想问电是怎么流起来的对吧？其实很简单，以平时用的干电池为例，其本质是发生化学反应，负极的反应失电子，正极的反应得电子，只要把正负极通过介质（导线）连起来，就达到供需平衡了。学过化学的知道可以通过人工手段控制化学反应的速率，在反应池里加点料反应就慢了，比方说一颗核弹爆炸时间是一百年，那他就成了核电站。只要负极失去电子，正极就会源源不断的得到电子，就产生了电流。为什么会得到电子？因为万有引力啊亲。电流用单位时间通过的电荷数来量化，电荷数越多，携带的能量就越多，当足够多的时候，通过用电器转换成别的能量，就可以玩iphone和洗热水澡了，其实就是正极那边需要电子顺便让电器工作了。顺便说一下电压，它描述的是一种相当于物理中的势能，比方说站在一楼往下扔花盆和站在东方明珠塔产生的效果是不同的，这也就是水果电池为什么不能当5号电池来用，因为水果电池的正极没有5号电池的那么需要电子，所以小灯泡什么的就免了吧。还有就是学生时代老是搞不清电流的方向，电子是带负电的粒子，被负极分离出来是没有安全感的，而正极不仅需要它，还餐餐都有肉，假设你是电子，去不去？所以电子肯定是流向需要它的正极的。要非说是从正极流向负极也不是不可以，因为电流是用正数表示的对吧，方向从正到负也就合理了。这是一个逻辑上的转化，本质是不变的。学生时代想不明白的事情现在明白了，以上搞笑，仅供参考。

Answer 3

电动汽车上的电池和我们的普通家用干电池没有本质区别，输出的都是直流电。给电池充电是个复杂的过程，并非给正负极通电那么简单，其中涉及到专业的电流调制问题，所以就必须通过一个充电机去完成这部分工作。充电机在获取了电能之后，会根据当前电池的状态调制出适当的电流电压，然后再用于电池的充电。充电机的功能其实就类似于我们以前家里用的电池充电器。同样的一块电池充电速度的快慢，很大程度上会受到这个充电器好坏的影响。

Answer 4

Answer 5

一、发展及分类
“锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
锂电池最早期应用在心脏起搏器中。锂电池的自放电率极低，放电电压平缓等优点，使得植入人体的起搏器能够长期运作而不用重新充电。锂电池一般有高于3.0伏的标称电压，更适合作集成电路电源。二氧化锰电池，就广泛用于计算器，数码相机、手表中。
为了开发出性能更优异的品种，人们对各种材料进行了研究，从而制造出前所未有的产品。
1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。
20世纪70年代时，M. S. Whittingham提出并开始研究锂离子电池。
1992年Sony成功开发锂离子电池。它的实用化，使人们的移动电话、笔记本、计算器等携带型电子设备的重量和体积大大减小。
由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。随着科学技术的发展，锂电池已经成为了主流。

锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。
锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制，只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。
二、工作原理
1. 锂金属电池
一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
放电反应：Li+MnO2=LiMnO2
2.锂离子电池：
锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。
充电正极上发生的反应为
LiCoO2=Li(1-x)CoO2+xLi++xe-(电子)
充电负极上发生的反应为
6C+xLi++xe- = LixC6
充电电池总反应：LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2+LixC6
三、特征
高能量密度锂离子电池的重量是相同容量的镍镉或镍氢电池的一半，体积是镍镉的20-30%，镍氢的35-50%。
高电压一个锂离子电池单体的工作电压为3.7V（平均值），相当于三个串联的镍镉或镍氢电池。
无污染锂离子电池不含有诸如镉、铅、汞之类的有害金属物质。
不含金属锂锂离子电池不含金属锂，因而不受飞机运输关于禁止在客机携带锂电池等规定的限制。
循环寿命高在正常条件下，锂离子电池的充放电周期可超过500次，磷酸亚铁锂则可以达到2000次。
无记忆效应记忆效应是指镍镉电池在充放电循环过程中，电池的容量减少的现象。锂离子电池不存在这种效应。
快速充电使用额定电压为4.2V的恒流恒压充电器，可以使锂离子电池在1.5-2.5个小时内就充满电；而新开发的磷铁锂电池，已经可以在35分钟内充满电。
三、优缺点分析
1．优点
（1）能量比较高。具有高储存能量密度，已达到460-600Wh/kg，是铅酸电池的约6-7倍；
（2）使用寿命长，使用寿命可达到6年以上，磷酸亚铁锂为正极的电池1C（100%DOD）充放电，有可以使用10,000次的记录；
（3）额定电压高（单体工作电压为3.7V或3.2V），约等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压，便于组成电池电源组；锂电池可以通过一种新型的锂电池调压器的技术，将电压调至3.0V，以适合小电器的使用。
（4）具备高功率承受力，其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力，便于高强度的启动加速；
（5）自放电率很低，这是该电池最突出的优越性之一，一般可做到1%/月以下，不到镍氢电池的1/20；
（6）重量轻，相同体积下重量约为铅酸产品的1/6-1/5；
（7）高低温适应性强，可以在-20℃--60℃的环境下使用，经过工艺上的处理，可以在-45℃环境下使用；
（8）绿色环保，不论生产、使用和报废，都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。
（9）生产基本不消耗水，对缺水的我国来说，十分有利。
比能量指的是单位重量或单位体积的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L来表示。Wh是能量的单位，W是瓦、h是小时；kg是千克(重量单位)，L是升（体积单位）。

2.缺点
1．锂原电池均存在安全性差，有发生爆炸的危险。
2．钴酸锂的锂离子电池不能大电流放电，价格昂贵，安全性较差。
3．锂离子电池均需保护线路，防止电池被过充过放电。
4．生产要求条件高，成本高。
5．使用条件有限制，高低温使用危险大。