什么是电解质?电池内的电解质种类和作用

日期: 2024-04-19 02:05:56|浏览: 102|编号: 52017

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什么是电解质?电池内的电解质种类和作用

1.什么是电解质?

什么是电解质? 电解质是一种溶解在水溶液中或处于熔融状态时可以导电的化合物。 根据其电离程度,可分为强电解质和弱电解质。 几乎所有电离物质都是强电解质,只有少部分电离物质是弱电解质。 电解质是通过离子键或极性共价键结合的物质。 当溶解在水中或加热时,化合物可以解离成自由移动的离子。 离子化合物在水溶液或熔融状态下均可导电; 一些共价化合物在水溶液中也可以导电,但也有固体电解质,其导电性来自于晶格中离子的迁移。

2.电解质的种类

1.强电解质

强电解质一般包括:强酸、强碱、活性金属氧化物和大多数盐类,如硫酸、盐酸、碳酸钙、硫酸铜等。

2.强电解质

强电解质一般包括:弱酸、弱碱和少量盐类,如乙酸、一水氨(NH3·H2O)、乙酸铅、氯化汞等。 此外,水是一种非常弱的电解质。

3、电池中电解液的种类

1.电池

铅蓄电池又称爱迪生电池,是一种酸性电池。 与铅电池不同,铁镍电池的电解液是碱性氢氧化钾溶液,属于碱性电池。 它的正极有氧化镍,负极有氧化铁。 化学反应的充放电电动势在1.3~1.4伏之间。 其优点是重量轻、寿命长、维护方便,缺点是效率低。

2、镍镉电池

正极为氢氧化镍,负极为氢氧化镉,电解液为氢氧化钾溶液。 充放电化学反应具有重量轻、耐冲击、寿命长等优点。 常用于小型电子设备中。

3.银锌电池

正极为阳极银,负极为锌,氢氧化钾溶液。

银锌电池比能量大,可放电大电流,耐振动,可作为航天器、卫星、火箭等的电源,充放电循环次数可达100~150次左右。 其缺点是成本高、使用寿命短。

4、锌锰干电池

制造第一批原电池,目前仍在大批量生产。 结构可分为圆筒结构和叠片结构。 具有使用方便、价格低廉、原料来源丰富、适合大规模自动化生产等特点。 但放电电压不够稳定,放电倍率对容量影响很大。 适用于中小功率、间歇放电。 新型锌锰干电池采用高浓度氯化锌电解液、优良的二氧化锰粉末和纸板浆层结构,使容量和寿命加倍,并提高密封性能。

5、碱性锌锰电池

锌锰电池使用碱性电解液代替中性电解液。 分为圆柱面和按钮面。 其优点是容量大、电压稳定、能够连续放电大电流、能够在-40℃低温下工作。 在一定条件下,这种电池可以充电数十次。

6、锌汞电池

Robin是美国人S.Robin发明的,所以被称为电池。 小型电池首次被发明。 有纽扣式和圆柱式两种。 释放电压稳定,可作为要求较低的电压标准。 缺点是低温性能差(只能在0℃以上使用)和汞毒性。 锌汞电池正逐渐被其他系列电池取代。

7.锌气电池

利用空气中的氧气作为活性物质,使其大于其容量。 分为碱性和中性两大系列,结构上分为湿式和干式两种。 只有一种碱性湿电池,它使用NaOH作为电解液。 价格便宜,多制成铁路信号用大容量(100A·小时以上)固定电池。 干电池分为碱性电池和中性电池。 空心干电池原材料丰富,成本低廉,但只能在小电流下工作。 碱性空气干电池在大电流放电时比能量较大,连续放电性能优于间歇放电。 空气干电池受环境湿度影响,寿命短,可靠性差,不能在密封状态下使用。

8.固体电解质电池

采用固体离子导体作为电解质,分为高温和常温。 钠硫高温电池可以在高电流下运行。 常温银碘电池,电压0.6伏,价格昂贵,尚未投入使用。 它使用电压为2.7伏的锂碘电池。 该电池可靠性高,适用于心脏起搏器。 但电池的放电电流仅为微安。

9.锂电池

采用锂作为负极的电池是20世纪60年代以后发展起来的高能电池。 根据所用电解液可分为:①高温熔盐锂电池; ②有机电解液锂电池; ③非水电解无机锂电池; ④固体电解质锂电池; ⑤锂电池。 锂电池的优点是单格电压高、比能量大、储存寿命长(可达10年)、高低温性能好,可在-40~150℃使用。 该方法的缺点是成本高、电压滞后以及安全问题有待改进。

10.节省电池。

有两种激活方法。 一是电解液和电极分开存放,使用前将电解液注入电池中活化,如海水镁电池、电池和锌银电池。 二是采用熔盐电解质。 电解质在常温下不导电。 使用前,添加加热剂以快速熔化并激活电解质。 这称为热电池。 此类电池采用钙、镁或锂合金作为负极,KCl和LiCl的共晶物作为电解液,pbSO4或V2O5作为正极,锆粉或铁粉作为发热剂。 完全密封结构(10年以上)可长期保存。 电池适用于特殊用途。

11.准化学电池

其中以惠斯顿标准电池最为著名,分为饱和型和非饱和型。 其标准电动势为1.01864伏(20摄氏度)。 不饱和状态电压的温度系数约为饱和状态的1/4。

12、锌锰干电池

包括锌柱、电浆层、二氧化锰正极、碳棒、铜帽等。最外层是锌棒,既是电池的负极,又是容器,放电时会逐渐溶解; 中间是碳棒,起到收集电流的作用; 该层碳棒由导电材料(石墨或乙炔黑)与深棕色或黑色二氧化锰粉末(石墨或乙炔黑)的混合物制成,与碳棒一起构成正极体。电池,也称为碳电池组。 为了防止水分蒸发,电池的上部用石蜡或沥青密封。 在Zn→Zn2++2e的作用下,锌锰干电池的电极反应是锌电极。

13、纸锌锰电池

在糊状锌锰干电池的基础上改进而成。 采用厚度为70~100微米的优质无金属牛皮纸为基材,将调好的面糊铺在面糊上,然后干燥制成纸板,以取代糊状锌锰干中的面糊电解质层电池。 纸质锌锰干电池的实际放电容量是普通糊状锌锰干电池的2~3倍。 大多数标称“高性能”的干电池都是纸板形状的。

14、碱性锌锰干电池。

其电解质由混合锌粉、35%氢氧化钾水溶液和部分羧甲基酯纤维素钠糊化而成。 碱性锌锰干电池由于氢氧化钾溶液的凝固点低、内阻小,可以在-20℃的温度下工作并大电流放电。 碱性锌锰干电池可充放电40次以上,但充电前不能深度放电(保持60%~70%容量),充电期间的充电电流和电压需要严格控制。

15.锌锰复合干电池

多个紧凑、扁平状的单电池堆叠在一起形成一个整体。 每个单体电池由塑料外壳、锌皮、导电膜、隔膜纸和碳饼(电极)组成。 膜纸是用来吸收电解液的纸浆纸。 表面有淀粉层,粘在锌皮上; 膜纸由碳饼制成。 薄膜纸就像干电池的糊层,起到隔离锌皮负极和碳饼正极的作用。 叠片式锌锰干电池省去了圆柱糊状干电池串联的麻烦。 其结构紧凑、体积小、比容量大。 但储存寿命短,内阻大,放电电流不能太大。

16.碱性蓄电池

与同容量的铅酸电池相比,其体积小、寿命长、可大电流放电,但成本较高。 根据极板活性物质,碱性电池分为铁镍、镉镍、锌银电池系列。 碱性电池的工作原理,以镉镍电池为例,电池极板的活性物质充电时,正极板为氢氧化镍(Ni(OH)3),负极板为金属镉(Cd) ); 当放电结束时,正极板变成氢氧化镍(OH2),负极板变成氢氧化镉(Cd)2,电解液中常用氢氧化钾(KOH)溶液。

17.金属-空气电池。

以空气中的氧气为正极活性物质、金属为负极活性物质的高能电池。 所用金属一般为镁、铝、锌、镉、铁等; 电解质是水溶液。 是锌吗? 气动电池已成为成熟的产品。

由于空气不包含在电池的重量中,因此金属-空气电池具有较高的比能量。 锌? 目前生产的空气电池比能量最大,达到400瓦/小时/公斤(Wh/kg)。 是高性能中功率电池,正在向高功率电池发展。 现有的金属空气电池主要是原电池; 二次金属空气电池通过替代金属电极实现机械充电。 由于金属空气电池需要持续供应空气才能运行,因此它们无法在密封或缺气的环境中运行。 另外,电池中的电解液容易受到空气湿度的影响,导致电池性能下降; 空气中的氧气通过空气电极扩散到金属电极,腐蚀电池,导致自放电。

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