客服电话:19853075821

UKHAWKER电池的历史

2025-06-30

如今,电池存在于生活中的每个角落,我们的生活与电池密不可分。那么,你对电池的历史了解多少呢?

工作原理

电池是通过电解质与金属的氧化和还原反应来工作的。当两种不同的金属物质(称为电极)被放置在稀释的电解质中时,根据电极金属的电子亲和力,氧化和还原反应分别在电极中发生。由于氧化反应,一个电极变得带有负电荷,称为阴极;由于还原反应,另一个电极变得带有正电荷,称为阳极。

阴极形成电池的负极,而阳极形成电池的正极。为了正确理解电池的基本原理,首先,我们应该对电解质和电子亲和力有一些基本概念。实际上,当两种不同的金属浸入电解质中时,这些金属之间会产生电位差。

当向水中加入某些特定化合物时,它们会溶解并产生负离子和正离子。这种类型的化合物被称为电解质。电解质的常见例子几乎包括所有种类的盐、酸和碱等。中性原子接受电子时所释放的能量被称为电子亲和力。由于不同材料的原子结构不同,不同材料的电子亲和力也会有所不同。

如果将两种不同金属浸入同一种电解质溶液中,一种金属将获得电子,另一种金属将释放电子。哪种金属(或金属化合物)获得电子,哪种金属失去电子,取决于这些金属的电子亲和力。电子亲和力较低的金属将从电解质溶液的阴离子中获得电子。

另一方面,具有高电子亲和力的金属会释放电子,这些电子进入电解质溶液并附加到溶液的正离子上。通过这种方式,其中一种金属获得电子,而另一种金属失去电子。因此,这两种金属之间的电子浓度会有所差异。

这种电子浓度的差异会在金属之间产生电位差。这个电位差或电动势可以作为任何电子或电气电路中的电压源。这是电池的基本原理,这就是电池是如何工作的。

所有的电池单元都只基于这个基本原理。让我们逐个讨论。正如我们前面所说,Alessandro Volta开发了第一个电池单元,这种电池单元通常被称为简单的伏打电池。这种类型的简单电池非常容易制作。取一个容器,填充稀硫酸作为电解质。现在我们将一个锌棒和一个铜棒浸入溶液中,并在外部通过一个电负载将它们连接起来。现在你的简单伏打电池就完成了。电流将开始通过外部负载流动。

锌在稀硫酸中失去电子如下:

这些Zn^2+离子进入电解质中,每个Zn^2+离子在棒中留下两个电子。由于上述氧化反应,锌电极带负电荷,因此作为阴极。因此,电解质中阴极附近的Zn^2+离子浓度增加。

根据电解质的性质,稀硫酸和水已经电离成正氢离子和负硫酸根离子,如下所示:

由于阴极附近锌离子(Zn+ +)浓度很高,氢离子(H3O+)被排斥到铜电极,并从铜棒原子中吸收电子进行 discharge。在阳极发生以下反应:

由于在铜电极上发生还原反应,铜棒带正电,因此它作为阳极。

电池介绍

电池是由一个或多个细胞组成,这些细胞的化学反应会在电路中产生电子的流动。所有的电池都由三个基本部件组成:阳极(“-”端)、阴极(“+”端)和某种电解质(与阳极和阴极发生化学反应的物质)。

当电池的阳极和阴极连接到电路时,阳极和电解质之间会发生化学反应。这个反应使电子通过电路流动并回到阴极,在那里另一个化学反应发生。当阴极或阳极中的材料被消耗或不再能够用于反应时,电池无法产生电力。到那时,你的电池就“死了”。

使用后必须丢弃的电池称为原电池。 可以充电的电池称为二次电池。

没有电池,你的四轴飞行器将不得不连接到墙上,你将不得不手动转动汽车,而你的Xbox手柄将不得不一直插着电(就像在过去的好时光一样)。电池提供了一种将电势能储存在便携容器中的方法。

现代电池的发明通常归功于亚历山德罗·伏打。其实,这源于一个令人惊讶的意外,涉及解剖一只青蛙。

电池的发明

1780年的一个命运多舛的日子里,意大利物理学家、医生、生物学家和哲学家路易吉·伽伐尼在解剖一只挂在黄铜钩上的青蛙。当他用铁手术刀触碰青蛙的腿时,腿动了一下。伽伐尼认为这种能量来自青蛙的腿本身,但他的同事亚历山德罗·伏打却有不同的看法。

伏打假设青蛙腿的冲动实际上是不同金属浸泡在液体中引起的。他用浸在盐水中的布重复了实验,得到了类似的电压。伏打于1791年发表了他的发现,并于1800年创造了第一个电池——伏打电堆。

伏打的电池存在两个主要问题:电池堆的重量导致电解液从布料中渗出,而且组件的特定化学性质使其寿命非常短(大约一小时)。接下来的两百年将用于完善伏打的设计并解决这些问题。第一款可充电电池

1859年,法国物理学家加斯顿·普兰特(Gaston Planté)创造了一种使用两片浸在硫酸中的卷曲铅片的电池。通过反向通过电池的电流,化学反应会恢复到原始状态,从而创造了第一个可充电电池。

后来,在1881年,Camille Alphonse Faure改进了Planté的设计,将铅片制成板状。这种新设计使电池更容易制造,铅酸电池在汽车上得到了广泛应用。

尽管电池无处不在,但你必须记住合理使用电池,并合理处理用过的电池,否则将造成严重的环境污染。