電化學能量轉換

簡介

實用的電池對電性能、貯存性能、機械性能、密封性能以及幾何形狀都有一定的要求，而首要的是具有良好的電性能和貯存性能。主要的電性能和貯存性能如下：

1．開路電壓和工作電壓：兩電極之間的電位差。開路電壓取決於正負極材料的本性、電解質和溫度。電池的額定電壓或標稱電壓是指開路電壓的最低值。工作電壓又稱閉路電壓，是指電池接通負荷時的電壓。歐姆電阻和過電位使工作電壓低於開路電壓。工作電壓的數值及穩定度依賴於放電條件。

2．內阻：包括歐姆內阻和極化電阻，前者由電解質、電極材料、隔膜的電阻及各部分零件的接觸電阻組成，後者由極化引起。

化電源分類：

(1)原電池：一次電池，放電後不能用充電方法使之復原，鋅錳電池。

(2)蓄電池：又稱二次電池，充電可使之復原，能多次充放電，循環使用。

(3)貯備電池：在貯存期內電極活性物質和電解質不接觸，或電解質處於固態；能貯存幾年或十幾年，使用時藉助動力源或水作用於電解質使電池激活。例如，鎂氯化銀電池、鉛高氯酸電池。

(4)燃料電池：又稱連續電池，其正負極本身不包含活性物質，將燃料（電極活性物質）輸入電池就能長期放電。例如，氫氧燃料電池、肼空氣燃料電池。

電池反應速度快，才有套用價值。但氣體電極等電極的電極反應速度不快，可尋找適合的催化劑來提高反應速度，以降低活化極化。

參加電池反應的物質的濃度變化也會引起電壓下降，影響濃差極化的主要因素是擴散。擴散包括溶液液中的擴散和活性物質內部的擴散。

電池的電壓降：由電阻極化引起，即歐姆電位降。電阻包括電解質層的電阻、活性物質混合物的電阻、電解質層與活性物質混合物之間或活性物質混合物與集電極之間等的接觸電阻。

常電解質溶液的導電性較好，引起的電壓降較小。採用金屬作負極，則負極的電阻不大。正極活性物質採用氧化物時電阻較大，通常要加入導電性好的物質，如乙炔黑。多數電池在連續放電後，其反應產物積聚在電解質層或電解質層與混合物的界面上，或者氧化物的組成發生變化，都可能導致內阻隨著放電進行逐漸增大。

比功率：單位時間電池的比能量。比功率的大小表征電池能承受的工作電流的大小。功率較大．則可用較大的電流放電。例如銀鋅電池在中等電流密度下放電時，比功率可達100 W·kg^-1以上，而鋅錳乾電池在小電流密度下工作時，比功率只能達到10 W·kg^-1，比功率與內阻有關。