电池的正负极直接相对,但它们同时参与化学反应。放电时,电池与外电路的负载连接,电子通过外电路的负载从负极板流到正极板,使正极板的电位降低。
充电时是放电反应的逆过程。电池的正负极在充电时连接到直流电源上。当电源电压高于电池的电动势E时,电流从电池的正极流入,从电池的负极流出,即电子通过外电路从正极板流向负极板。
在电池的负极放电之前,电极表面带负电,附近的溶液带正电,两者处于平衡状态。放电时,电子立即释放到外电路。电极表面的负电荷减少,金属溶解的氧化反应缓慢进行 Me-e→Me+,不能及时补充电极表面电子的减少,电极表面的电荷状态发生变化。
这种减少表面负电荷的状态促进金属中的电子离开电极,金属离子Me+转移到溶液中,加速了Me-e→Me+反应。总是有一个时刻达到新的动态平衡。
但是与放电前相比,电极表面的负电荷减少,相应的电极电位变为正。也就是说,电化学极化电压变高,严重阻碍了正常充电电流。同样,当电池的正极放电时,电极表面的正电荷减少,电极电位变为负。
电流能够在导线中流动的原因是在电流中有高电位能和低电位能之间的差异。这个差异被称为电压差,也叫做电压。在电路中,任意两点之间的电位差称为这两点的电压。通常用字母U来表示电压,电压的单位是伏特(V),称为伏特,用符号V表示。高压可以用千伏(kV)表示,低压可以用毫伏(mV)或微伏(μv)表示。电压是电流的源泉。
电池的电压也称为电动势。电池中有两个正极和负极。电动势是两极平衡电位的差值。以铅酸电池为例,E=Ф+0-Ф-0+RT/F* In(αH2SO4/αH2O)。
其中:E—电动势
Ф+0—正极标准电极电位,其值为1.690
Ф-0—负标准电极电位,其值为-0.356
R-通用气体常数,其值为8.314
T-温度,与电池温度相关
法拉第常数F,其值为96500
αH2SO4—硫酸的活性与硫酸的浓度有关
αH2O—水的活性与硫酸的浓度有关
从上面的公式可以看出,铅酸电池的标准电动势是1.690-(-0.0.356)=2.046V,因此电池的标称电压是2V。铅酸电池的电动势还与温度和硫酸浓度有关。
当电池放电时,正极反应是:PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O
负反应:Pb + SO42– - 2e– = PbSO4
总反应:2PbO2 + Pb + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O(右边的反应是放电,左边的反应是充电)
充电时,如果连接反了,”燃烧“的原理是在上述化学方程式中,“充电”反应不能按理论进行,导致电池中的材料不能被回收利用,而被”燃烧“掉了。
电池的正负极直接相对,但它们同时参与化学反应。放电时,电池与外电路的负载连接,电子通过外电路的负载从负极板流到正极板,使正极板的电位降低。
充电时是放电反应的逆过程。电池的正负极在充电时连接到直流电源上。当电源电压高于电池的电动势E时,电流从电池的正极流入,从电池的负极流出,即电子通过外电路从正极板流向负极板。
在电池的负极放电之前,电极表面带负电,附近的溶液带正电,两者处于平衡状态。放电时,电子立即释放到外电路。电极表面的负电荷减少,金属溶解的氧化反应缓慢进行 Me-e→Me+,不能及时补充电极表面电子的减少,电极表面的电荷状态发生变化。
这种减少表面负电荷的状态促进金属中的电子离开电极,金属离子Me+转移到溶液中,加速了Me-e→Me+反应。总是有一个时刻达到新的动态平衡。
但是与放电前相比,电极表面的负电荷减少,相应的电极电位变为正。也就是说,电化学极化电压变高,严重阻碍了正常充电电流。同样,当电池的正极放电时,电极表面的正电荷减少,电极电位变为负。
电流能够在导线中流动的原因是在电流中有高电位能和低电位能之间的差异。这个差异被称为电压差,也叫做电压。在电路中,任意两点之间的电位差称为这两点的电压。通常用字母U来表示电压,电压的单位是伏特(V),称为伏特,用符号V表示。高压可以用千伏(kV)表示,低压可以用毫伏(mV)或微伏(μv)表示。电压是电流的源泉。
电池的电压也称为电动势。电池中有两个正极和负极。电动势是两极平衡电位的差值。以铅酸电池为例,E=Ф+0-Ф-0+RT/F* In(αH2SO4/αH2O)。
其中:E—电动势
Ф+0—正极标准电极电位,其值为1.690
Ф-0—负标准电极电位,其值为-0.356
R-通用气体常数,其值为8.314
T-温度,与电池温度相关
法拉第常数F,其值为96500
αH2SO4—硫酸的活性与硫酸的浓度有关
αH2O—水的活性与硫酸的浓度有关
从上面的公式可以看出,铅酸电池的标准电动势是1.690-(-0.0.356)=2.046V,因此电池的标称电压是2V。铅酸电池的电动势还与温度和硫酸浓度有关。
当电池放电时,正极反应是:PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O
负反应:Pb + SO42– - 2e– = PbSO4
总反应:2PbO2 + Pb + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O(右边的反应是放电,左边的反应是充电)
充电时,如果连接反了,”燃烧“的原理是在上述化学方程式中,“充电”反应不能按理论进行,导致电池中的材料不能被回收利用,而被”燃烧“掉了。