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電池的電壓是什么意思

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:13728次  |  2018年07月24日  

電池(Battery)指盛有電解質(zhì)溶液和金屬電極以產(chǎn)生電流的杯、槽或其他容器或復(fù)合容器的部分空間,能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。具有正極、負(fù)極之分。隨著科技的進(jìn)步,電池泛指能產(chǎn)生電能的小型裝置。如太陽能電池。電池的性能參數(shù)主要有電動勢、容量、比能量和電阻。利用電池作為能量來源,可以得到具有穩(wěn)定電壓,穩(wěn)定電流,長時(shí)間穩(wěn)定供電,受外界影響很小的電流,并且電池結(jié)構(gòu)簡單,攜帶方便,充放電操作簡便易行,不受外界氣候和溫度的影響,性能穩(wěn)定可靠,在現(xiàn)代社會生活中的各個(gè)方面發(fā)揮有很大作用。


1746年,荷蘭萊頓大學(xué)的馬森布羅克在發(fā)明了收集電荷的“萊頓瓶”。因?yàn)樗吹胶貌蝗菀资占碾妳s很容易地在空氣中逐漸消失,他想尋找一種保存電的方法。有一天,他用一支槍管懸在空中,用起電機(jī)與槍管連著,另用一根銅線從槍管中引出,浸入一個(gè)盛有水的玻璃瓶中,他讓一個(gè)助手一只手握著玻璃瓶,馬森布羅克在一旁使勁搖動起電機(jī)。這時(shí)他的助手不小心將中另一只手與槍管碰上,他猛然感到一次強(qiáng)烈的電擊,喊了起來。馬森布羅克于是與助手互換了一下,讓助手搖起電機(jī),他自己一手拿水瓶子,另一只手去碰槍管。


1780年,意大利解剖學(xué)家伽伐尼(LuigiGalvani)在做青蛙解剖時(shí),兩手分別拿著不同的金屬器械,無意中同時(shí)碰在青蛙的大腿上,青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下,仿佛受到電流的刺激,而如果只用一種金屬器械去觸動青蛙,就無此種反應(yīng)。伽伐尼認(rèn)為,出現(xiàn)這種現(xiàn)像是因?yàn)閯游镘|體內(nèi)部產(chǎn)生的一種電,他稱之為“生物電”。


伽伐尼的發(fā)現(xiàn)引起了物理學(xué)家們極大興趣的,他們競相重復(fù)枷伐尼的實(shí)驗(yàn),企圖找到一種產(chǎn)生電流的方法,意大利物理學(xué)家伏特在多次實(shí)驗(yàn)后認(rèn)為:伽伐尼的“生物電”之說并不正確,青蛙的肌肉之所以能產(chǎn)生電流,大概是肌肉中某種液體在起作用。為了論證自己的觀點(diǎn),伏特把兩種不同的金屬片浸在各種溶液中進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),這兩種金屬片中,只要有一種與溶液發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),金屬片之間就能夠產(chǎn)生電流。


1799年,意大利物理學(xué)家伏特把一塊鋅板和一塊錫板浸在鹽水里,發(fā)現(xiàn)連接兩塊金屬的導(dǎo)線中有電流通過。于是,他就把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片,平疊起來。用手觸摸兩端時(shí),會感到強(qiáng)烈的電流刺激。伏特用這種方法成功地制成了世界上第一個(gè)電池──“伏特電堆”。這個(gè)“伏特電堆”實(shí)際上就是串聯(lián)的電池組。它成為早期電學(xué)實(shí)驗(yàn),電報(bào)機(jī)的電力來源。

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充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

1836年,英國的丹尼爾對“伏特電堆”進(jìn)行了改良。他使用稀硫酸作電解液,解決了電池極化問題,制造出第一個(gè)不極化,能保持平衡電流的鋅─銅電池此后,這些電池都存在電壓隨著使用時(shí)間延長而下降的問題。


當(dāng)電池使用一段時(shí)間后電壓下降時(shí),可以給他通以反向電流,使電池電壓回升。因?yàn)檫@種電池能充電,可以反復(fù)使用,所以稱它為“蓄電池”。


也是在1860年,法國的雷克蘭士(GeorgeLeclanche)還發(fā)明了世界廣受使用的電池(碳鋅電池)的前身。它的負(fù)極是鋅和汞的合金棒(鋅-伏特原型電池的負(fù)極,經(jīng)證明是作為負(fù)極制作材料的最佳金屬之一),而它的正極是以一個(gè)多孔的杯子盛裝著碾碎的二氧化錳和碳的混合物。在此混合物中插有一根碳棒作為電流收集器。負(fù)極棒和正極杯都被浸在作為電解液的氯化銨溶液中。此系統(tǒng)被稱為“濕電池”。雷克蘭士制造的電池雖然簡陋但卻便宜,所以一直到1880年才被改進(jìn)的“干電池”取代。負(fù)極被改進(jìn)成鋅罐(即電池的外殼),電解液變?yōu)楹隣疃且后w,基本上這就是現(xiàn)在我們所熟知的碳鋅電池。


1887年,英國人赫勒森發(fā)明了最早的干電池。干電池的電解液為糊狀,不會溢漏,便于攜帶,因此獲得了廣泛應(yīng)用。


1890年愛迪生(ThomasEdison)發(fā)明可充電鐵鎳電池。

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標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備

在化學(xué)電池中,化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苁强侩姵貎?nèi)部自發(fā)進(jìn)行氧化、還原等化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果,這種反應(yīng)分別在兩個(gè)電極上進(jìn)行。負(fù)極活性物質(zhì)由電位較負(fù)并在電解質(zhì)中穩(wěn)定的還原劑組成,如鋅、鎘、鉛等活潑金屬和氫或碳?xì)浠衔锏?。正極活性物質(zhì)由電位較正并在電解質(zhì)中穩(wěn)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(zhì)則是具有良好離子導(dǎo)電性的材料,如酸、堿、鹽的水溶液,有機(jī)或無機(jī)非水溶液、熔融鹽或固體電解質(zhì)等。當(dāng)外電路斷開時(shí),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(xué)能并不轉(zhuǎn)換為電能。當(dāng)外電路閉合時(shí),在兩電極電位差的作用下即有電流流過外電路。同時(shí)在電池內(nèi)部,由于電解質(zhì)中不存在自由電子,電荷的傳遞必然伴隨兩極活性物質(zhì)與電解質(zhì)界面的氧化或還原反應(yīng),以及反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的物質(zhì)遷移。電荷在電解質(zhì)中的傳遞也要由離子的遷移來完成。因此,電池內(nèi)部正常的電荷傳遞和物質(zhì)傳遞過程是保證正常輸出電能的必要條件。充電時(shí),電池內(nèi)部的傳電和傳質(zhì)過程的方向恰與放電相反;電極反應(yīng)必須是可逆的,才能保證反方向傳質(zhì)與傳電過程的正常進(jìn)行。因此,電極反應(yīng)可逆是構(gòu)成蓄電池的必要條件。G為吉布斯反應(yīng)自由能增量(焦);F為法拉第常數(shù)=96500庫=26.8安·小時(shí);n為電池反應(yīng)的當(dāng)量數(shù)。這是電池電動勢與電池反應(yīng)之間的基本熱力學(xué)關(guān)系式,也是計(jì)算電池能量轉(zhuǎn)換效率的基本熱力學(xué)方程式。實(shí)際上,當(dāng)電流流過電極時(shí),電極電勢都要偏離熱力學(xué)平衡的電極電勢,這種現(xiàn)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(yán)重。極化現(xiàn)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(zhì)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(zhì)界面層中傳質(zhì)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(yīng)面積、減小電流密度、提高反應(yīng)溫度以及改善電極表面的催化活性。


干電池


干電池也叫錳鋅電池,所謂干電池是相對于伏打電池而言,所謂錳鋅是指其原材料。針對其它材料的干電池如氧化銀電池,鎳鎘電池而言。錳鋅電池的電壓是15V。干電池是消耗化學(xué)原料產(chǎn)生電能的。它的電壓不高,所能產(chǎn)生的持續(xù)電流不能超過1安培。


鉛蓄電池


蓄電池是應(yīng)用最廣泛的電池之一。用一個(gè)玻璃槽或塑料槽,注滿硫酸,再插入兩塊鉛板,一塊與充電機(jī)正極相連,一塊與充電機(jī)負(fù)極相連,經(jīng)過十幾小時(shí)的充電就形成了一塊蓄電池。它的正負(fù)極之間有2伏的電壓。蓄電池的好處是可以反復(fù)多次使用。另外,由于它的內(nèi)阻極小,所以可以提供很大的電流。用它給汽車的發(fā)動機(jī)供電,瞬時(shí)電流可達(dá)20多安培。蓄電池充電時(shí)是將電能貯存起來,放電時(shí)又把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

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