干电池属于化学电源中的原电池,是一种一次性电池,它碳棒以为正极,以锌筒为负极,把化学能转变为电能供给外电路。在化学反应中由于锌比锰活泼,锌失去电子被氧化,锰得到电子被还原。
普通干电池大都是锰锌电池,中间是正极碳棒,外包石墨和二氧化锰的混合物,再外是一层纤维网.网上涂有很厚的电解质糊,其构成是氯化氨溶液和淀粉,另有少量防腐剂.最外层是金属锌皮做的筒,也就是负极,电池放电就是氯化氨与锌的电解反应,释放出的电荷由石墨传导给正极碳棒,锌的电解反应是会释放氢气的,这气体是会增加电池内阻的,而和石墨相混的二氧化锰就是用来吸收氢气的.但若电池连续工作或是用的太久,二氧化锰就来不及或已近饱和没能力再吸收了,此时电池就会因内阻太大而输出电流太小而失去作用.但此时若将电池加热,或放置一段时间,它内部的聚集氢气就会受热放出或缓慢放出.二氧化锰也到了还原恢复,那电池就又有活力了!
电池工作原理示意图
构成电池的基本元件:阳极,阴极和电解液
阳极:电子通过外电路被移出,电极本身发生氧化反应。阴极:通过外电路获得电子,电极本身发生还原发应。
电解液:在电池内部提供离子从一个电极到另一个电极的迁移通道。
电极的活性材料可以是气体、液体或固体,电解液可以是液体或固体
1.碱性电池
负极反应
Zn+2OH-—>ZnO+H2O+2e-
正极反应
2MnO2+H2O+2e-—>Mn2O3+2OH-
完整的反应
Zn+2MnO2—>ZnO+Mn2O31.5V
2.锂亚硫酰氯电池
负极反应
Li—>Li++e-
正极反应
4Li++4e-+2SOCl2—>4LiCl+SO2+S
完整的反应
4Li+2SOCl2—>4LiCl+SO2+S3.6V
3.锂二氧化锰电池
负极反应
Li—>Li++e
正极反应
MnO2+Li++e—>MnIIIO2(Li+)
完整的反应
Li+MnO2—>MnIIIO2(Li+)3.6V
4.镍氢电池
负极反应
MH+OH-<—>M+H2O+e-
0.83V
正极反应
NiOOH+H2O+e-<—>Ni(OH)2+OH-
0.49V
完整的反应
NiOOH+MH<—>Ni(OH)2+M
1.32V
5.镍镉电池
负极反应
Cd+2OH-<—>Cd(OH)2+2e-
0.81V
正极反应
NiOOH+2H2O+2e-<—>Ni(OH)2+2OH-
0.49V
完整的反应
Cd+NiO2+2H2O<—>Cd(OH)2+Ni(OH)2
1.30V
6.锂离子电池
负极反应
6C+Li++e-<—>6CLi
正极反应
LiCoO2<—>CoO2+Li++e-
完整的反应
6C+LiCoO2<—>CoO2+6CLi
3.7V
7.锂聚合物电池
负极反应
6C+Li++e-<—>6CLi
正极反应
LiCoO2<—>CoO2+Li++e-
完整的反应
6C+LiCoO2<—>CoO2+6CLi
3.7V
8.镍锌电池
负极反应
Zn+2OH-<—>Zn(OH)2+2e
1.24V
正极反应
NiOOH+2H2O+2e-<—>Ni(OH)2+2OH-
0.49V
完整的反应
2NiOOH+Zn+2H2O<—>2Ni(OH)2+Zn(OH)2
1.73V
9.钠硫电池
负极反应
2Na<—>2Na++2e-
正极反应
3S+2e-<—>S32-
完整的反应
2Na+3S<—>Na2S3
2.076V
10.铁镍电池
负极反应
Fe+2OH-<—>Fe(OH)2+2e-
3Fe(OH)2+2OH-<—>Fe3O4+4H2O+2e-
0.81V
正极反应
2NiOOH+2H2O<—>2Ni(OH)2+2OH-
0.49V
完整的反应
3Fe+8NiOOH+4H2O<—>8Ni(OH)2+Fe3O4
1.30V