电池

电池通过化学反应将化学能转换为电能。通常情况下,化学品被保存在电池内。它在电路中被用来为其他部件供电。电池产生直流电(直流电)(电流向一个方向流动,不来回切换)。

使用建筑物内的插座的电力更便宜,更有效,但电池可以在没有配电的地区提供电力。它对移动的东西也很有用,如电动汽车移动电话

电池可能是初级或次级电池。当原电池不能再提供电力时就被扔掉了。二次电池可以被重新充电和重复使用。



电池的示意符号Zoom
电池的示意符号

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电池内部的化学成分

一个电池可以是一个单元或许多单元。每个电池都有阳极、阴极和电解质。电解液是电池内部的主要材料。它通常是一种酸,触摸起来可能很危险。阳极与电解液发生反应,产生电子(这是负极-端)。阴极与电解液发生反应,吸收电子(这是正极+端)。当电线连接阳极和阴极,电子从一端移动到另一端时,就会产生电流。(但仅靠一根连接两端的导线就能损坏电池,所以两端之间还需要一个负载。负载是减缓电子速度的东西,通常做一些有用的事情,如手电筒中的灯泡,或计算器中的电子设备)。

电解质可以是液体固体。根据电解质的类型,一个电池被称为湿电池或干电池。

在电池中发生的化学反应是放热反应。这种类型的反应会产生热量。例如,如果你让你的笔记本电脑开机很长时间,然后触摸电池,它就会变暖或变热。

可充电电池是通过逆转电池内发生的化学反应来进行充电的。但是,可充电电池只能充电一定的次数(充电寿命)。即使是内置电池,也不能永远充电。此外,电池每次充电,其保持电量的能力就会下降一些。非充电电池不应充电,因为各种有害物质会泄漏出来,如氢氧化钾。

这些电池可以连接起来,组成一个更大的电池。将一个电池的正极与下一个电池的负极连接起来,称为串联。每个电池的电压都加在一起。两个六伏的电池串联在一起就会产生12伏的电压。

将一个电池的正极连接到另一个电池的正极,将负极连接到负极,这叫做并联连接。电压保持不变,但电流被加在一起。电压是推动电子通过导线的压力,它以伏特为单位测量。电流是指有多少电子可以同时进行,它以安培为单位。电流和电压的组合就是电池的功率(瓦特=伏特x安培)。



并联的电池--在原理图和图纸中显示Zoom
并联的电池--在原理图和图纸中显示

电池尺寸

电池有许多不同的形状、大小和电压

AA、AAA、C和D电池,包括碱性电池,都有标准的尺寸和形状,并有大约1.5伏的电压。电池的电压取决于所使用的化学品。它能提供的电荷取决于电池有多大,以及什么化学品。电池提供的电荷通常以安培小时为单位。由于电压保持不变,更多的电荷意味着更大的电池可以提供更多的安培,或运行更长的时间。



历史

第一个电池是在 1800Alessandro Volta发明。如今,他的电池被称为伏尔塔桩。

在小型现代电池中,液体被固定在一种糊状物中,所有东西都被放在一个密封的箱子里。由于这个箱子,没有东西可以从电池中溢出。较大的电池,如汽车电池,里面仍然有液体,而且不密封。一种使用熔盐作为电解质的电池是在第二次世界大战期间发明的。



电池的类型

  • 干电池,不包含液体(或包含固定的液体,如浆糊或凝胶)作为电解质的电池。
    • 原生电池,不能充电的电池
      • 碱性电池,"碱性",非可充电电池
      • 汞电池,不可充电
      • Leclanche电池,"超重型",不可充电。
      • 锂电池,不可充电,"纽扣电池"
      • 氧化银电池,不可充电,手表电池
      • 沃尔塔克桩,阿莱桑德罗-沃尔塔斯的第一块电池
    • 二次电池,可以充电的电池
      • 密封式铅酸电池
      • 锂离子电池,可充电,用于手机手提电脑
      • 镍镉电池,"NiCd",可充电的。
      • 镍金属氢化物电池,"NiMH",可充电。
      • 镍锌电池
  • 湿电池,含有液体作为电解质的电池
    • 铅酸电池,可充电,汽车电池
    • 镍铁电池,可充电,爱迪生电池
  • 燃料电池,通过添加燃料进行充电



汽车电池的俯视图Zoom
汽车电池的俯视图

电池的替代品

燃料电池太阳能电池不是电池,因为它们不在里面储存能量。

电容器不是电池,因为它不在化学反应中储存能量。电容器可以储存电力,并比电池更快地创造电力,但通常要花费太多成本才能使它像电池一样大。科学家和化学工程师正在努力为电动汽车制造更好的电容器和电池。

用手和脚操作的小型发电机可以在小型电气设备中提供动力。发条式收音机、发条式火炬和类似的装置也有一个上发条的弹簧来储存机械能



问题和答案

问:什么是电池?
答:电池是一种通过化学反应将化学能转换为电能的装置。

问:电池是如何产生电能的?
答:电池产生的是直流电,它只向一个方向流动,不来回转换。

问:电池中的化学物质放在哪里?
答:通常情况下,化学品保存在电池内。

问:一次电池和二次电池的区别是什么?
答:一次电池在不能再提供电力时就会被扔掉,而二次电池可以重新充电并重新使用。

问:电池为什么有用?
答:电池对于在没有电力分配的地区提供电力,以及对于移动的东西,如电动汽车和移动电话,都是有用的。

问:使用建筑物中的插座提供的电力是否比使用电池更便宜、更有效?
答:是的,使用建筑物内插座的电力比使用电池更便宜、更有效。

问:电池产生什么类型的电?
答:电池产生直流电(DC)。

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