原電池和蓄電池——裝置、工作原理、類型

低功率電能

原電池和蓄電池用於為便攜式電氣和無線電設備供電。

原電池——這些是一次性行動的來源， 蓄能器 — 可重複使用的動作源。

最簡單的原電池

最簡單的元件可以由兩條帶製成：銅和鋅浸入用硫酸略微酸化的水中。如果鋅足夠純，不會發生局部反應，那麼在銅和鋅結合在一起之前不會發生明顯的變化。

然而，條帶具有不同的電位，一個相對於另一個，並且當通過電線連接時，會出現 電……通過這個動作，鋅帶將逐漸溶解，氣泡將在銅電極附近形成，並聚集在其表面上。這種氣體是由電解液產生的氫氣。電流從銅帶沿著導線流向鋅帶，然後通過電解液流回銅帶。

漸漸地，電解液中的硫酸被鋅電極溶解部分形成的硫酸鋅所取代。這降低了電池的電壓。然而，更大的電壓降是由銅上氣泡的形成引起的。這兩種行為都會導致“兩極分化”。此類物品幾乎沒有實用價值。

原電池的重要參數

原電池給出的電壓大小只取決於它們的類型和裝置，即取決於電極的材料和電解質的化學成分，而不取決於電池的形狀和大小。

原電池可提供的電流受其內阻的限制。

原電池的一個非常重要的特性是 電容量… 電容量是指原電池或蓄電池在其整個運行過程中（即直到最終放電開始之前）能夠提供的電量。

電池的容量由放電電流的強度（以安培表示）乘以電池放電到完全放電開始的時間（以小時為單位）來確定。因此，容量始終以安培小時 (Ah) 表示。

通過電池的容量值，還可以提前確定在完全放電開始之前它可以工作多少小時。為此，您需要將容量除以該元件允許的放電電流強度。

然而，容量並不是嚴格恆定的。根據元件的操作條件（模式）和最終放電電壓，它在相當大的範圍內變化。

如果電池以最大電流放電，而且沒有中斷，它的容量會低得多。相反，當同一塊電池以較低的電流放電且中斷頻率較高且中斷時間較長時，電池將放棄其全部容量。

至於最終放電電壓對電池容量的影響，應該記住，在原電池放電期間，其工作電壓不會保持在同一水平，而是逐漸降低。

常見類型的電化學電池

最常見的原電池是含鹽和鹼性電解質的錳鋅、錳空氣、空氣鋅和汞鋅系統。含鹽電解質的干錳鋅電池的初始電壓為 1.4 至 1.55 V，工作持續時間在 -20 到 -60 的環境溫度下 О早上 7 到 340

採用鹼性電解液的干式鋅錳電池和鋅空氣電池的電壓為 0.75 至 0.9 V，工作時間為 6 小時至 45 小時。

幹汞鋅電池的啟動電壓為 1.22 至 1.25 V，工作時間為 24 小時至 55 小時。

乾式汞鋅電池的保質期最長可達 30 個月。

電池

電池 這些是二次電化學電池。與原電池不同，組裝後電池不會立即發生化學過程。

為了使電池開始與電荷移動相關的化學反應，有必要適當地改變其電極（以及部分電解質）的化學成分。電極化學成分的這種變化是在通過電池的電流作用下發生的。

因此，為了使電池產生電流，必須首先用來自外部電流源的直流電“充電”。

電池與傳統原電池的不同之處還在於，它們在放電後可以充電。在妥善保管和正常操作條件下，電池可以進行數千次充電和放電。
電池供電設備

目前，鉛和鎘鎳電池在實踐中使用最多。在第一種硫酸溶液中用作電解質，在第二種溶液中用作鹼水溶液。鉛酸電池也叫酸，鎳鎘鹼性電池。

電池的工作原理是基於電極的極化 電解過程中... 最簡單的酸性電池結構如下：它是兩塊鉛板浸入電解液中。作為化學取代反應的結果，金屬板上覆蓋著一層薄薄的硫酸鉛 PbSO4 塗層，公式如下：Pb + H2SO4 = PbSO4 + H2。

酸性電池裝置

極板的這種狀態對應於放電的電池。如果現在打開電池進行充電，即連接到直流發電機，則由於電解，極板將在其中開始極化。由於對電池充電，其極板被極化，即其表面的物質發生變化，從均質 (PbSO4) 變為不同的 (Pb 和 PbO2)。

電池成為電流源，塗有二氧化鉛的極板作為正極，乾淨的鉛板作為負極。

到充電結束時，由於其中出現了額外的硫酸分子，電解液的濃度會增加。

這是鉛酸蓄電池的特點之一：其電解液不保持中性，在電池運行過程中自身參與化學反應。

放電結束時，電池的兩個極板再次被硫酸鉛覆蓋，結果電池不再是電流源。電池永遠不會進入這種狀態。由於極板上形成硫酸鉛，電解液的濃度在放電結束時降低。如果電池被充電，則可以再次引起極化以使其再次放電等。

如何給電池充電

有幾種方法可以為電池充電。最簡單的是電池的正常充電，如下所示。最初，以雙倍正常電流充電 5-6 小時，直到每個電池的電壓達到 2.4 V。

正常充電電流由公式 Aztax = Q / 16 確定

式中 Q——電池的標稱容量，Ah。

之後，將充電電流降低至正常值，繼續充電15-18小時，直至出現充電結束的跡象。

現代電池

鎳鎘或鹼性電池的出現比鉛電池晚得多，與它們相比是更現代的化學電流源。鹼性電池相對於鉛電池的主要優勢在於其電解質相對於極板活性質量的化學中性。因此，鹼性電池的自放電明顯低於鉛酸電池。鹼性電池的工作原理也是基於電解過程中電極的極化。

為了給無線電設備供電，生產了密封的鎘鎳電池，這種電池在 -30 到 +50 ОC 的溫度範圍內有效，並且可以承受 400 — 600 次充放電循環。這些蓄能器以緊湊的平行六面體和圓盤的形式製成，重量從幾克到幾千克不等。

生產鎳氫電池為自主物體供電。鎳氫電池的比能量為50—60Wh kg-1。