[科普中国]-电化学能量转换

电化学能量转换指的是带你化学领域之内的能量相互之间的转化关系。

简介实用的电池对电性能、贮存性能、机械性能、密封性能以及几何形状都有一定的要求，而首要的是具有良好的电性能和贮存性能。主要的电性能和贮存性能如下：

1．开路电压和工作电压：两电极之间的电位差。开路电压取决于正负极材料的本性、电解质和温度。电池的额定电压或标称电压是指开路电压的最低值。工作电压又称闭路电压，是指电池接通负荷时的电压。欧姆电阻和过电位使工作电压低于开路电压。工作电压的数值及稳定度依赖于放电条件。

2．内阻：包括欧姆内阻和极化电阻，前者由电解质、电极材料、隔膜的电阻及各部分零件的接触电阻组成，后者由极化引起。

电化学分类化电源分类：

(1)原电池：一次电池，放电后不能用充电方法使之复原，锌锰电池。

(2)蓄电池：又称二次电池，充电可使之复原，能多次充放电，循环使用。

(3)贮备电池：在贮存期内电极活性物质和电解质不接触，或电解质处于固态；能贮存几年或十几年，使用时借助动力源或水作用于电解质使电池激活。例如，镁氯化银电池、铅高氯酸电池。

(4)燃料电池：又称连续电池，其正负极本身不包含活性物质，将燃料（电极活性物质）输入电池就能长期放电。例如，氢氧燃料电池、肼空气燃料电池。1

原理介绍电池反应速度快，才有应用价值。但气体电极等电极的电极反应速度不快，可寻找适合的催化剂来提高反应速度，以降低活化极化。

参加电池反应的物质的浓度变化也会引起电压下降，影响浓差极化的主要因素是扩散。扩散包括溶液液中的扩散和活性物质内部的扩散。

电池的电压降：由电阻极化引起，即欧姆电位降。电阻包括电解质层的电阻、活性物质混合物的电阻、电解质层与活性物质混合物之间或活性物质混合物与集电极之间等的接触电阻。

常电解质溶液的导电性较好，引起的电压降较小。采用金属作负极，则负极的电阻不大。正极活性物质采用氧化物时电阻较大，通常要加入导电性好的物质，如乙炔黑。多数电池在连续放电后，其反应产物积聚在电解质层或电解质层与混合物的界面上，或者氧化物的组成发生变化，都可能导致内阻随着放电进行逐渐增大。

关键参数比功率：单位时间电池的比能量。比功率的大小表征电池能承受的工作电流的大小。功率较大．则可用较大的电流放电。例如银锌电池在中等电流密度下放电时，比功率可达100 W·kg-1以上，而锌锰干电池在小电流密度下工作时，比功率只能达到10 W·kg-1，比功率与内阻有关。2

本词条内容贡献者为:

李斌 - 副教授 - 西南大学