原电池的常见电池
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发布时间：2022-04-24 15:49
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时间：2023-10-20 13:40
常用原电池有锌－锰干电池、锌－汞电池、锌－银扣式电池、锂电池、镍—氢电池、氢氧燃料电池等 锌－锰电池具有原材料来源丰富、工艺简单，价格便宜、使用方便等优点，成为人们使用最多、最广泛的电池品种。锌－锰电池以锌为负极，以二氧化锰为正极。按照基本结构，锌－锰电池可制成圆筒形、扣式和扁形，扁形电池不能单个使用，可组合叠层电池（组）。按照所用电解液的差别将锌－锰电池分为三个类型：
(1)铵型锌－锰电池：电解质以氯化铵为主，含少量氯化锌。
电池符号:(-) Zn│NH4Cl·ZnCl2│MnO2 │C（石墨）(+)
总电池反应： Zn+2NH4Cl+2MnO2=[Zn(NH3)2]Cl2+Mn2O3+H2O
(2) 锌型锌－锰电池：又称高功率锌－锰电池，电解质为氯化锌，具有防漏性能好，能大功率放电及能量密度较高等优点，是锌－锰电池的第二代产品，20世纪70年代初首先由德国推出。与铵型电池相比锌型电池长时间放电不产生水，因此电池不易漏液。
电池符号：(-) Zn│ZnCl2│MnO2 (+)
总电池反应（长时间放电）：
Zn+2Zn(OH)Cl+6MnO(OH)=ZnCl2·2ZnO·4H2O+2Mn3O4
(3) 碱性锌－锰电池：这是锌－锰电池的第三代产品，具有大功率放电性能好、能量密度高和低温性能好等优点。
电池符号：(-) Zn│KOH│MnO2 (+)
总电池反应： Zn+2H2O+MnO2=Mn(OH)2+Zn(OH)2
锌－锰电池额定开路电压为1.5V，实际开路电压1.5－1.8V ，其工作电压与放电负荷有关，负荷越重或放电电阻越小，闭路电压越低。用于手电筒照明时，典型终止电压为0.9V，某些收音机允许电压降至0.75V。 又称锂电池，是以金属锂为负极的电池总称。锂的电极电势最负相对分子质量最小，导电性良好，可制成一系列贮存寿命长，工作温度范围宽的高能电池。根据电解液和正极物质的物理状态，锂电池有三种不同的类型，即：固体正极—有机电解质电池、液体正极—液体电解质电池、固体正极—固体电解质电池。Li—(CF)n的开路电压为3.3V，比能量为480W·h·L-1，工作温度在-55~70℃间，在20℃下可贮存10年之久！它们都是研制的新产品，主要用于军事、空间技术等特殊领域，在心脏起搏器等微、小功率场合也有应用。
锂电池与锂离子电池不同。前者是一次电池，后者可反复充电。 电压约3V，电池容量及输出的电池极高，可以存放十年仍有相当电力，但价钱较贵。
其他的一次性电池包括有锌电池、锌空电池、锌汞电池、水银电池、氢氧电池和镁锰电池。
原电池与二次充电电池的主要区别在于原电池只能使用一次，不能进行充电后重复使用。常用原电池有锌－锰干电池（碱性电池）、锌－汞电池、锌－银扣式电池及锂原电池等。
几种常见锂原电池性能比较 锂铁电池 碱性锌锰电池 锂锰电池 锂亚电池 电压（V） 1.5 1.5 3.0 3.6 比能量（mAh/g） 1000 70-90 200 400 自放电率/年 <2% 12%-20% <2% <1% 保存时间 5-10年 5年 5-10年 10-15年 适用温度（℃） -40～60 -22～55 -20～70 -55～85 放电电流 大 小 中 小 脉冲放电 弱 弱 强 弱 价格 中 低 中 高 应用领域 便携类电子产品 电子产品、玩具、钟表 安防、RFID、电子产品 智能仪表、军用、汽车电子 通过对比发现，锂亚电池性能优异，在所有可以实际使用的化学电源中具有较高的比容量和比能量，目前智能电表是国内锂亚电池的最大应用领域，但实际上其潜在可应用领域十分广泛，市场远未饱和，可重点关注锂亚电池在胎压监测系统、ETC收费系统、航天军事、安防等重点领域需求的持续增长。 燃料电池是一种不经燃烧，将燃料的化学能经过电化学反应直接转变为电能的装置，它和其他电池中的氧化还原反应一样，都是自发的化学反应，不会发出火焰，其化学能可以直接转化为电能的一种电池。所有的燃料电池的工作原理都是一样的，其电极反应的书写同样是有规律可循的。一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同，可根据燃烧反应写出总的电池反应，但不注明反应的条件。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。
现以氢氧燃料电池为例进行说明：
氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt）做电极材料，负极通入H2，正极通入O2，电解质溶液通常选用KOH。在负极上氢气失去电子变成 H+进入溶液，H+又与溶液中的OH-继续反应生成H2O，因此在负极发生的反应为H2 – 2e- = 2H+ ，H+ + OH- = H2O，所以：
负极的电极反应式为：2H2 – 4e- + 4OH- = 4H2O；
正极是O2得到电子，即：O2 + 4e- = 2O2- ，O2-在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH-，即：O2- + H2O = 2OH- ，因此：
正极反应式为：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 。
总反应为：2H2 + O2 = 2H2O。
注意：若在酸性条件下，
负极反应式为：2H2 -4e- = 4H+
正极反应式为：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O(O2 + 4e- = 2O2- ，2O2- + 4H+ = 2H2O)
总反应为：2H2 + O2 = 2H2O。
