电池的种类及其原理分析

电池的种类
　    1．普通锌锰电池（干电池）
干电池是用锌制成圆筒形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充ZnCl₂、NH₄C1和淀粉糊作电解质，还填有MnO₂作去极化剂(吸收正极放出的H₂，防止产生极化现象)．
电极反应为：
负极：Zn－2e^-=Zn²⁺
正极： 2NH₄⁺ + 2e^-＝2NH₃↑ + H₂↑
　　　　　　H₂ + 2MnO₂＝Mn₂O₃ + H₂O
　　正极产生的NH₃又和ZnCl₂作用：
　　　　　　Zn²⁺ + 4NH₃＝[Zn(NH₃)₄]²⁺
　　淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速度．
　　电池总反应式： 2Zn + 4NH₄C1 + 4MnO₂＝[Zn(NH₃)₄]C1₂ + ZnC1₂ + 2Mn₂O₃ + 2H₂O
　　干电池的电压通常约为1.5 V，不能充电再生．
   　2．铅蓄电池
　　铅蓄电池可放电和充电，具有双重功能．它是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色PbO₂，负极板是海绵状金属铅，两极均浸在一定浓度的H₂SO₄ 溶液中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开．
　　蓄电池放电时，电极反应为：
　　负极：Pb ⁺ SO₄^2- － 2e^-＝PbSO₄
　　正极：PbO₂ + 4H⁺ + SO₄^2- + 2e^-＝PbSO₄ + 2H₂O
　　当放电进行到硫酸浓度降低，溶液密度达1.18时即停止放电，而需将蓄电池进行充电：
　　阳极：PbSO₄ + 2H₂O－2e^-＝PbO₂ + 4H⁺ + SO₄^2-
　　阴极：PbSO₄ + 2e^-＝Pb + SO₄^2-
　　当溶液密度增加至1.28时，应停止充电．蓄电池充电和放电的总反应式为：
　　　　　　　
　　目前有一种形似干电池的充电电池，它实际上是一种银锌蓄电池(电解液为KOH)，电池反应为：
　　　　　　　
　　3．纽扣式电池
　　常见的钮扣式电池为银锌电池，它用不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极壳一端填充由Ag₂O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为浓KOH，溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜，将电极与电解质溶液隔开．
　　电极反应为：
　　负极： Zn + 2OH^- －2e^-＝ZnO + H₂O
　　正极； Ag₂O + H₂O + 2e^-＝2Ag + 2OH^-
　　电池总反应式为：Ag₂O + Zn＝2Ag + ZnO
　　一粒纽扣式电池的电压达1.59 V，安装在电子表里可使用2年之久．
　　4．氢氧燃烧电池
氢氧燃烧电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域．它的电极材料一般为活化电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等．电解质溶液一般为40％的KOH溶液．
　　电极反应为：

　　负极：
　　　　　 2H + 2OH^-－2e^-＝2H₂O
　　正极： O₂ + 2H₂O + 4e^-＝4OH^-
　　电池总反应为：2H₂ + O₂＝2H₂O
　　5．微型电池
常用于心脏起搏器和火箭的一种微型电池叫锂电池，它是用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl₄)溶解在亚硫酰氯(SOCl₂)中组成．
　　电池总反应式为：10Li十4SOCl₂＝8LiCl 十Li₂SO₄十3S
　　6．海水电池
　　1991年，我国首创以铝－空气－海水为能源的新型电池，用作水标志灯已研制成功．该电池以海水为电解液，靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流．
　　电极反应为：
　　负极：A1－3e^-＝A1³⁺
　　正极：O₂ + 2H₂O + 4e^-＝4OH^-
　　电池总反应式为：4A1 + 3O₂ + 6H₂O＝4A1(OH)₃
　　这种海水电池的能量比干电池高20～50倍
　　7．特种电池
　　在电池家族中，不经化学反应却能产生电流的电池也异军突起．如太阳能电池就是利用晶体硅和非晶体硅为材料制成的一种将太阳能转化为电能的装置．这种电池前景广阔，据预测，到21世纪中期，全世界电力总耗量的20%～30%将由太阳能电池提供．