¿Qué es una batería?

Una batería se refiere a una taza, lata u otro recipiente o parte de un recipiente compuesto que contiene una solución electrolítica y electrodos metálicos que generan corriente eléctrica, así como un dispositivo que convierte la energía química en energía eléctrica. Dividido en polos positivos y negativos. Con el desarrollo de la tecnología, las baterías generalmente se refieren a pequeños dispositivos que pueden generar electricidad. Como por ejemplo las células solares. Los parámetros de rendimiento de la batería incluyen principalmente fuerza electromotriz, capacidad, energía específica y resistencia. El uso de baterías como fuente de energía puede proporcionar voltaje estable, corriente estable, suministro de energía estable durante mucho tiempo y corriente menos afectada por el mundo exterior. Además, la batería tiene una estructura simple, es fácil de transportar, tiene operaciones de carga y descarga simples y tiene un rendimiento estable y confiable. Desempeña un papel muy importante en todos los aspectos de la vida social moderna.

Batería

En una batería química, la conversión directa de energía química en energía eléctrica es el resultado de reacciones químicas espontáneas como la oxidación y la reducción en la batería. Estas reacciones se llevan a cabo. sobre dos electrodos. El material activo del ánodo está formado por agentes reductores que tienen un potencial negativo y son estables en el electrolito, como metales activos como zinc, cadmio y plomo, así como hidrógeno o hidrocarburos. El material activo positivo está formado por oxidantes con potencial positivo y estables en el electrolito, como dióxido de manganeso, dióxido de plomo, óxido de níquel y otros óxidos metálicos, oxígeno o aire, halógenos y sus sales, ácidos oxigenados y sus sales, etc. Los electrolitos son sustancias con buena conductividad iónica, como soluciones acuosas de ácidos, álcalis y sales, soluciones no acuosas orgánicas o inorgánicas, sales fundidas o electrolitos sólidos. Cuando se desconecta el circuito externo, aunque existe una diferencia de potencial (voltaje de circuito abierto) entre los dos polos, no hay corriente y la energía química almacenada en la batería no se convierte en energía eléctrica. Cuando el circuito externo está cerrado, la corriente fluye a través del circuito externo debido a la diferencia de potencial entre los dos electrodos. Al mismo tiempo, dado que no hay electrones libres en el electrolito, la transferencia de carga debe ir acompañada de una reacción de oxidación o reducción en la interfaz entre el material activo bipolar y el electrolito, así como de la migración material de los reactivos y la reacción. productos. La transferencia de carga en el electrolito también se logra mediante la migración de iones. Por lo tanto, el proceso normal de transferencia de carga y transferencia de material en la batería es una condición necesaria para garantizar la producción normal de energía eléctrica. Al cargar, la dirección de la transferencia de electricidad y masa dentro de la batería es exactamente opuesta a la dirección de descarga; la reacción del electrodo debe ser reversible para garantizar el proceso normal de transferencia de masa y transferencia de electricidad en la dirección opuesta. Por tanto, la reversibilidad de las reacciones de los electrodos es una condición necesaria para la formación de baterías. g es el incremento de energía libre de la reacción de Gibbs (julios); f es la constante de Faraday = 96500 biblioteca = 26,8 A horas; Ésta es la relación termodinámica básica entre la fuerza electromotriz de la batería y la reacción de la batería, y también la ecuación termodinámica básica para calcular la eficiencia de conversión de energía de la batería. De hecho, cuando la corriente fluye a través de un electrodo, el potencial del electrodo se desvía del potencial del electrodo de equilibrio termodinámico, un fenómeno llamado polarización. Cuanto mayor sea la densidad de corriente (corriente que pasa por unidad de área de electrodo), más severa será la polarización. El fenómeno de polarización es una de las razones importantes de la pérdida de energía de la batería.

Hay tres razones para la polarización:

(1) La polarización causada por la resistencia de cada parte de la batería se llama polarización óhmica

② Debido; a la interfaz electrodo-electrolito La polarización causada por el bloqueo del proceso de transferencia de carga de la capa se llama polarización de activación.

③La polarización causada por el lento proceso de transferencia de masa en la capa de la interfaz electrodo-electrolito se llama polarización de concentración; . Los métodos para reducir la polarización son aumentar el área de reacción del electrodo, reducir la densidad de corriente, aumentar la temperatura de reacción y aumentar la actividad catalítica de la superficie del electrodo.