BANNER 班纳电池-电池工作原理：电池是如何工作的？

电池工作原理

电池的工作原理是电解质与金属发生氧化和还原反应。当将两种不同的金属物质（称为电极）置于稀释的电解质中时，根据电极金属的电子亲和力，在电极中分别发生氧化和还原反应。由于氧化反应，一个电极带负电，称为阴极；由于还原反应，另一个电极带正电，称为阳极。

阴极形成负极端子，而阳极形成电池的正极端子。要正确理解电池的基本原理，首先，我们应该对电解质和电子亲和力有一些基本概念。实际上，当两种不同的金属浸入电解质中时，这些金属之间会产生电位差。

人们发现，当将某些特定化合物添加到水中时，它们会溶解并产生负离子和正离子。这种类型的化合物称为电解质。电解质的流行例子几乎是所有种类的盐、酸和碱等。中性原子在接受电子时释放的能量称为电子亲和力。由于不同材料的原子结构不同，不同材料的电子亲和势也会不同。

如果将两种不同的金属浸入同一种电解质溶液中，其中一种会获得电子，另一种会释放电子。哪种金属（或金属化合物）会获得电子，哪些会失去电子，取决于这些金属的电子亲和力。电子亲和力低的金属会从电解质溶液的负离子中获得电子。

另一方面，具有高电子亲和力的金属会释放电子，这些电子会进入电解质溶液并添加到溶液的正离子中。这样，这些金属中的一种获得电子而另一种失去电子。结果，这两种金属之间的电子浓度会有所不同。

这种电子浓度的差异导致金属之间产生电位差。这种电势差或电动势可用作任何电子设备或电路中的电压源。这是电池的一般和基本原理，这就是电池的工作原理。

所有电池单元都仅基于此基本原理。让我们一一讨论。正如我们之前所说，Alessandro Volta 开发了第一块电池，这种电池通常被称为简单伏打电池。这种类型的简单单元可以很容易地创建。取一个容器，在其中装满稀硫酸作为电解液。现在我们将一根锌棒和一根铜棒浸入溶液中，并通过电负载从外部连接它们。现在您的简单伏打电池已完成。电流将开始流过外部负载。
稀硫酸中的锌如下释放电子：

这些 Zn ⁺⁺离子进入电解质，每个 Zn ⁺⁺离子在棒中留下两个电子。作为上述氧化反应的结果，锌电极带负电，因此充当阴极。因此，电解液中阴极附近的Zn ^{+ +}离子浓度增加。

根据电解质的性质，稀硫酸和水已经分解成正水合氢离子和负硫酸根离子，如下所示：

由于阴极附近的高浓度 Zn ^{+ +离子，H} ₃ O ⁺离子被排斥朝向铜电极并通过从铜棒的原子吸收电子而放电。阳极发生以下反应：

由于铜电极发生还原反应，铜棒带正电，因此充当阳极。

丹尼尔细胞

Daniell槽由装有硫酸铜溶液的铜容器组成。铜容器本身充当正极。装有稀硫酸的多孔罐被放置在铜容器中。浸入硫酸中的混合锌棒用作负极。

多孔罐中的稀硫酸与锌反应，结果产生氢气。反应发生如下：在 ZnSO _{4晶体沉积之前，多孔罐中 ZnSO 4}

的形成不会影响电池的工作。氢气通过多孔罐并与 CuSO ₄溶液发生如下反应：如此形成的铜沉积在铜容器上。

电池的历史

1936年仲夏，在伊拉克巴格达市附近修建新铁路线时发现了一座古墓。在那个墓中发现的遗物大约有 2000 年的历史。在这些遗物中，有一些顶部用沥青密封的陶罐。一根铁棒，周围环绕着一根由铜片包裹的圆柱形管子，从这个密封的顶部伸出来。

当发现者用酸性液体填充这些罐子时，他们发现铁和铜之间的电位差约为 2 伏特。这些陶罐被怀疑是 2000 年前的电池。他们把这个锅命名为帕提亚电池。

1786年，意大利解剖学家兼生理学家路易吉伽伐尼惊讶地发现，当他用两种不同的金属接触死蛙腿时，腿部的肌肉会收缩。

他无法理解真正的原因，否则他将被称为电池的第一个发明者。他认为这种反应可能是由于组织的特性造成的。

之后，Alessandro Volta 在浸泡在盐水中的硬纸板上发现了同样的现象，而不是青蛙腿。他用一块浸泡在盐水中的硬纸板将铜圆盘和锌圆盘夹在中间，发现铜和锌之间存在电位差。

之后在 1800 年，他开发了第一个伏打电池（电池），该电池由交替的铜和锌圆盘构成，中间夹有浸泡在盐水中的纸板。该系统可以产生可测量的电流。我们将 Alessandro Volta 的伏打电堆视为第一个“湿电池”。于是，电池的历史开始了。从那时到今天，电池仍然是我们许多日常生活应用中的首选电力来源。

伏打电堆的主要问题是它不能长时间输送电流。1836 年，英国发明家约翰·F·丹尼尔 (John F. Daniell) 解决了这个问题。他发明了一种更先进的电池，称为丹尼尔电池。John F. Daniell 将一根锌棒浸入一个容器中的硫酸锌中，将一根铜棒浸入另一个容器中的硫酸铜 (II) 中。

AU 形盐桥桥接了这两个容器的解决方案。一个丹尼尔电池可以产生 1.1 伏的电压，这种类型的电池比伏打电池持续时间长得多。1839年，发现者、科学人威廉·罗伯特·格罗夫爵士设计了燃料电池。他在电解质溶液中混合氢气和氧气，产生了电和水。燃料电池没有提供足够的电力，但它是有帮助的。Bunsen (1842) 和 Grove (1839) 对使用液体电极供电的电池进行了改进。

1859年，加斯顿·普兰特；率先开发出铅酸蓄电池电芯。铅酸电池是可充电二次电池的第一种形式。铅酸电池仍在用于许多工业用途。它仍然是最流行的用作汽车电池。1866 年，法国工程师 Georges Leclanche 开发了一种新型电池。这是一种碳锌湿电池，被称为Leclanche 电池。

粉碎的二氧化锰与少量碳混合形成正极，锌棒形成负极。他使用氯化铵溶液作为液体电解质。几年后，Georges Leclanche 自己改进了他的设计，用氯化铵代替液体氯化铵溶液。

因此，他发明了第一块干电池。1901 年，托马斯·阿尔瓦·爱迪生 (Thomas Alva Edison) 发现了碱性蓄电池。托马斯·爱迪生的原电池以铁为阳极材料 (-)，以氧化镍为阴极材料 (+)。以上内容只是电池无尽历史的一部分。