原电池和蓄电池——装置、工作原理、类型

低功率电能

原电池和蓄电池用于为便携式电气和无线电设备供电。

原电池——这些是一次性行动的来源， 蓄能器 — 可重复使用的动作源。

最简单的原电池

最简单的元件可以由两条带制成：铜和锌浸入用硫酸略微酸化的水中。如果锌足够纯，不会发生局部反应，那么在铜和锌结合在一起之前不会发生明显的变化。

然而，条带具有不同的电位，一个相对于另一个，并且当通过电线连接时，会出现 电……通过这个动作，锌带将逐渐溶解，气泡将在铜电极附近形成，并聚集在其表面上。这种气体是由电解液产生的氢气。电流从铜带沿着导线流向锌带，然后通过电解液流回铜带。

渐渐地，电解液中的硫酸被锌电极溶解部分形成的硫酸锌所取代。这降低了电池的电压。然而，更大的电压降是由铜上气泡的形成引起的。这两种行为都会导致“两极分化”。此类物品几乎没有实用价值。

原电池的重要参数

原电池给出的电压大小只取决于它们的类型和装置，即取决于电极的材料和电解质的化学成分，而不取决于电池的形状和大小。

原电池可提供的电流受其内阻的限制。

原电池的一个非常重要的特性是 电容量… 电容量是指原电池或蓄电池在其整个运行过程中（即直到最终放电开始之前）能够提供的电量。

电池的容量由放电电流的强度（以安培表示）乘以电池放电至完全放电开始的时间（以小时为单位）来确定。因此，容量始终以安培小时 (Ah) 表示。

通过电池的容量值，还可以提前确定在完全放电开始之前它可以工作多少小时。为此，您需要将容量除以该元件允许的放电电流强度。

然而，容量并不是严格恒定的。根据元件的工作条件（模式）和最终放电电压，它在相当大的范围内变化。

如果电池以最大电流放电，而且没有中断，它的容量会低得多。相反，当同一节电池以较低的电流放电且中断频率较长且中断时间较长时，电池将放弃其全部容量。

至于最终放电电压对电池容量的影响，应该记住，在原电池放电过程中，其工作电压不会保持在同一水平，而是逐渐降低。

常见类型的电化学电池

最常见的原电池是含盐和碱性电解质的锰锌、锰空气、空气锌和汞锌系统。含盐电解质的干锰锌电池的初始电压为 1.4 至 1.55 V，工作持续时间在 -20 到 -60 的环境温度下 О早上 7 到 340

采用碱性电解液的干式锌锰电池和锌空气电池的电压为 0.75 至 0.9 V，工作时间为 6 小时至 45 小时。

干汞锌电池的起始电压为 1.22 至 1.25 V，工作时间为 24 小时至 55 小时。

干式汞锌电池的保质期最长可达 30 个月。

电池

电池 这些是二次电化学电池。与原电池不同，组装后电池不会立即发生化学过程。

为了使电池开始与电荷移动相关的化学反应，有必要适当地改变其电极（以及部分电解质）的化学成分。电极化学成分的这种变化是在通过电池的电流作用下发生的。

因此，为了使电池产生电流，必须首先用来自外部电流源的直流电“充电”。

电池与传统原电池的不同之处还在于，它们在放电后可以充电。在妥善保管和正常操作条件下，电池可以进行数千次充电和放电。
电池供电设备

目前，铅和镉镍电池在实践中使用最多。在第一种硫酸溶液中用作电解质，在第二种溶液中用作碱水溶液。铅酸电池也叫酸，镍镉碱性电池。

电池的工作原理是基于电极的极化 电解过程中... 最简单的酸性电池结构如下：它是两块铅板浸在电解液中。作为化学取代反应的结果，金属板上覆盖着一层薄薄的硫酸铅 PbSO4 涂层，公式如下：Pb + H2SO4 = PbSO4 + H2。

酸性电池装置

极板的这种状态对应于放电的电池。如果现在打开电池进行充电，即连接到直流发电机，则由于电解，极板将在其中开始极化。由于对电池充电，其极板被极化，即其表面的物质发生变化，从均质 (PbSO4) 变为不同的 (Pb 和 PbO2)。

电池成为电流源，涂有二氧化铅的极板作为正极，干净的铅板作为负极。

到充电结束时，由于其中出现了额外的硫酸分子，电解液的浓度会增加。

这是铅酸蓄电池的特点之一：其电解液不保持中性，在电池运行过程中自身参与化学反应。

放电结束时，电池的两个极板再次被硫酸铅覆盖，结果电池不再是电流源。电池永远不会进入这种状态。由于极板上形成硫酸铅，电解液的浓度在放电结束时降低。如果电池被充电，则可以再次引起极化以使其再次放电等。

如何给电池充电

有几种方法可以为电池充电。最简单的是电池的正常充电，如下所示。最初，以双倍正常电流充电 5-6 小时，直到每个电池的电压达到 2.4 V。

正常充电电流由公式 Aztax = Q / 16 确定

式中 Q——电池的标称容量，Ah。

之后，将充电电流降低至正常值，继续充电15-18小时，直至出现充电结束的迹象。

现代电池

镍镉或碱性电池的出现比铅电池晚得多，与它们相比是更现代的化学电流源。碱性电池相对于铅电池的主要优势在于其电解质相对于极板活性质量的化学中性。因此，碱性电池的自放电明显低于铅酸电池。碱性电池的工作原理也是基于电解过程中电极的极化。

为了给无线电设备供电，生产了密封的镉镍电池，这种电池在 -30 到 +50 ОC 的温度范围内有效，并且可以承受 400 — 600 次充放电循环。这些蓄能器以紧凑的平行六面体和圆盘的形式制成，重量从几克到几千克不等。

镍氢电池是为自主物体供电而生产的。镍氢电池的比能量为50—60Wh kg-1。