電極是電池的核心部分,通常由活性材料和導(dǎo)電骨架組成。
活性材料是能夠通過(guò)化學(xué)變化釋放電能的物質(zhì),并且導(dǎo)電骨架主要用于傳導(dǎo)電子并支撐活性材料。
電池中的電極進(jìn)一步分為正(電)極和負(fù)(電)極。
結(jié)尾標(biāo)有“+”字樣。
在電池標(biāo)記上是正電極,而在末端標(biāo)記為“ - ”。
是負(fù)極。
使用電池時(shí),電池放電。
當(dāng)電池放電時(shí),在負(fù)電極上進(jìn)行氧化反應(yīng)以向外供應(yīng)電子,并且在正電極上進(jìn)行還原反應(yīng)以從外部電路接收電子。
電流通過(guò)外部電路從正電極流到負(fù)電極,電解質(zhì)是離子導(dǎo)體。
離子在電池內(nèi)部的正電極和負(fù)電極之間的方向上移動(dòng)以導(dǎo)電,陽(yáng)離子流到正電極,并且陰離子流到負(fù)電極。
電池放電的負(fù)電極是陽(yáng)極,放電的正電極是陰極。
氧化反應(yīng)發(fā)生在陽(yáng)極的兩種導(dǎo)體之間的界面處,并且還原反應(yīng)發(fā)生在陰極的兩種導(dǎo)體的界面處。
整個(gè)電池形成完整的放電系統(tǒng),包括外部電路的電子系統(tǒng)和電解液的離子系統(tǒng),從而產(chǎn)生電能。
在化學(xué)電池中,化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能是自發(fā)化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果,例如電池內(nèi)部的氧化和還原。
該反應(yīng)由具有負(fù)電位的還原劑和電解質(zhì)中的穩(wěn)定電解質(zhì)組成。
如鋅,鎘,鉛等活性金屬和氫或碳?xì)浠衔铩?/p>
正極活性材料由具有正電位且在電解質(zhì)中穩(wěn)定的氧化劑組成,例如金屬氧化物,例如二氧化錳,二氧化鉛和氧化鎳,氧氣或空氣,鹵素及其鹽,含氧酸和鹽等等。
。
電解質(zhì)是具有良好離子導(dǎo)電性的材料,例如酸,堿,鹽,有機(jī)或無(wú)機(jī)非水溶液,熔融鹽或固體電解質(zhì)的水溶液。
當(dāng)外部電路斷開(kāi)時(shí),兩極之間存在電位差(開(kāi)路電壓),但沒(méi)有電流,存儲(chǔ)在電池中的化學(xué)能不會(huì)轉(zhuǎn)換成電能。
當(dāng)外部電路閉合時(shí),電流在兩個(gè)電極之間的電位差的作用下流過(guò)外部電路。
同時(shí),在電池內(nèi)部,由于電解質(zhì)中沒(méi)有自由電子,電荷的轉(zhuǎn)移伴隨著雙極活性材料和電解質(zhì)之間的界面的氧化或還原反應(yīng),以及反應(yīng)物的遷移和反應(yīng)。
產(chǎn)品。
電解質(zhì)中的電荷轉(zhuǎn)移也通過(guò)離子的遷移來(lái)完成。
因此,電池內(nèi)部的正常電荷轉(zhuǎn)移和傳質(zhì)過(guò)程是確保正常輸出電能的必要條件。
充電時(shí),電池內(nèi)部電力傳輸和傳質(zhì)過(guò)程的方向與放電完全相反;電極反應(yīng)必須是可逆的,以確保在相反方向上的正常質(zhì)量傳遞和傳輸過(guò)程。
因此,可逆電極反應(yīng)是構(gòu)成電池的必要條件。
根據(jù)熱力學(xué)原理,在等溫等靜壓下,電池系統(tǒng)的最大能量輸出是系統(tǒng)的自由能量增量。
E是電池電動(dòng)勢(shì)(伏特);吉布斯反應(yīng)自由能增量(焦點(diǎn)); F法拉第常數(shù)= 96,500個(gè)庫(kù)=每小時(shí)26.8安培; n是電池反應(yīng)的當(dāng)量數(shù)。
這是電池電動(dòng)勢(shì)與電池反應(yīng)之間的基本熱力學(xué)關(guān)系,是計(jì)算電池能量轉(zhuǎn)換效率的基本熱力學(xué)方程。
實(shí)際上,當(dāng)電流流過(guò)電極時(shí),電極電位偏離熱力學(xué)平衡的電極電位。
這種現(xiàn)象稱(chēng)為極化。
電流密度越大(通過(guò)單位電極區(qū)域的電流),極化越嚴(yán)重。
極化是電池能量損失的重要原因之一。
極化有三個(gè)原因:1由電池各部分的電阻引起的極化稱(chēng)為歐姆極化;在圖2中,由電極 - 電解質(zhì)界面層中的電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程的阻擋引起的極化稱(chēng)為激活極化; - 由電解質(zhì)界面層中的慢傳質(zhì)過(guò)程引起的極化稱(chēng)為濃差極化。
降低極化的方法是增加電極反應(yīng)面積,降低電流密度,提高反應(yīng)溫度,并提高電極表面的催化活性。
IEC標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)際電氣委員會(huì),是由國(guó)家電工委員會(huì)組成的全球標(biāo)準(zhǔn)化組織。
其目的是促進(jìn)電氣和電子領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化。
鎳鎘電池的標(biāo)準(zhǔn)是IEC285,鎳氫電池的標(biāo)準(zhǔn)是IEC61436,目前的鋰離子電池IEC標(biāo)準(zhǔn),以及一般電池行業(yè)是基于SANYO或Panasonic標(biāo)準(zhǔn)。
常用的IEC電池標(biāo)準(zhǔn)是IEC602851999的鎳鎘電池; IEC614361998.1的鎳氫電池; IEC619602000.11的鋰電池。
常用電池國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是鎳/鎘電池標(biāo)準(zhǔn)GB / T11013_1996GB / T18289_2000;鎳氫電池標(biāo)準(zhǔn)為GB / T15100_1994GB / T18288_2000;鋰電池標(biāo)準(zhǔn)為GB / T10077_1998YD / T998_1999,GB / T18287_2000。
此外,電池標(biāo)準(zhǔn)也是日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS C標(biāo)準(zhǔn)電池和SANYOPANASONIC建立的電池公司標(biāo)準(zhǔn)。