而至于目前在電池家族中挑大梁的化學(xué)電池，我們可以將其分為兩類(lèi)，一類(lèi)是沒(méi)電了就扔的一次性電池，代表是鋅錳干電池、堿性干電池和鋰電池。這三種電池的正極都是二氧化錳，而負(fù)極分別為鋅、鋅和鋰。另一類(lèi)是沒(méi)電了再充電的二次電池，代表是鉛酸蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池，還有我們手機(jī)、電腦里使用的鋰離子電池。這四種電池的正極分別為二氧化鉛、氫氧化鎳、氫氧化鎳和鈷酸鋰，而負(fù)極分別為鉛、鎘、儲(chǔ)氫合金和石墨。

 

 

 

除了這兩大類(lèi)之外，化學(xué)電池中還有一個(gè)特殊的存在，這便是燃料電池，其原理是利用氫等燃料與氧反應(yīng)從而產(chǎn)生電。比如說(shuō)如果以氫為燃料，那么就會(huì)發(fā)生與水的電解相反的反應(yīng)從而產(chǎn)生電，而且氫燃料電池的反應(yīng)產(chǎn)物只有水，所以對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染。

 

 

 

物理電池、生物電池與燃料電池產(chǎn)生電的原理不難理解，那么傳統(tǒng)的化學(xué)電池究竟是怎么產(chǎn)生電的呢？

 

 

 

簡(jiǎn)單來(lái)看，化學(xué)電池是一種通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電的裝置。氧化反應(yīng)釋放電子，而還原反應(yīng)得到電子，這兩種反應(yīng)分別在不同的場(chǎng)合進(jìn)行，如果將它們用導(dǎo)線連接起來(lái)，導(dǎo)線中就產(chǎn)生了電子的流動(dòng)，也就是產(chǎn)生了電流。為了促使各個(gè)反應(yīng)分別在正極和負(fù)極發(fā)生，在它們周?chē)嬖谥?ldquo;電解質(zhì)”。另外，在實(shí)際的電池中，為了防止正負(fù)極相連發(fā)生短路，正極和負(fù)極是用絕緣的分隔裝置分隔開(kāi)的。

 

 

 

電池原理

 

知道了這一簡(jiǎn)單的原理，我們?cè)诩抑芯涂梢灾谱鞒鲆粋€(gè)簡(jiǎn)易的電池。找一片銅片和一片鋁片，在它們中間夾進(jìn)去幾張滲入鹽水的餐巾紙，最好把餐巾紙折疊幾層。然后把銅片和鋁片用導(dǎo)線連接起來(lái)。此時(shí)，鋁從鋁片上溶解進(jìn)鹽水，并將電子釋放在導(dǎo)線上，而銅片則從導(dǎo)線處獲得電子，這樣就在導(dǎo)線上形成了微弱的電流。這種電池的負(fù)極是鋁片，正極是銅片，鹽水便是電解質(zhì)。

 

 

 

我們知道，不同的化學(xué)電池有著不同的電壓，那么其原因何在呢？這是因?yàn)?，易于釋放電子或者易于獲得電子，其難易程度隨著物質(zhì)的不同而不同。而電池的電壓正是由各種物質(zhì)電子釋放的難易程度和獲得的難易程度所決定的。容易釋放電子的物質(zhì)，按容易程度從高到低包括鋰、鉀、鈣、鈉、鎂、鋁、鋅等，所以這些物質(zhì)可以做電池的負(fù)極。而容易獲得電子的物質(zhì)，按容易程度從高到低包括金、鉑、銀、汞、銅等，所以這些物質(zhì)可以做電池的正極。正負(fù)極金屬的離子化傾向差別越大，就越有大量的電子同時(shí)移動(dòng)，也就能制造出電壓越高的電池。

 

 

 

說(shuō)起電池的歷史，可以追溯到1800年意大利物理學(xué)家伏打發(fā)明的伏打電池。后來(lái)，1888年德國(guó)人卡爾-加斯納發(fā)明了干電池，自此，電池才得以開(kāi)始廣泛應(yīng)用。而在此之前，電池中使用液體電解質(zhì)，攜帶起來(lái)十分不方便。加斯納把石膏的粉末混入液體之中，這樣液體就不會(huì)流出來(lái)了?，F(xiàn)在我們常見(jiàn)的干電池是鋅錳干電池和堿性干電池。這兩種電池的相同之處在于它們的電極都是用了鋅和二氧化錳。所以，這兩種電池的電壓都是1.5V。不過(guò)，堿性干電池將負(fù)極上的鋅加工成了糊狀，這就大大增加了負(fù)極的表面積，所以可以進(jìn)行大電流放電，從而提高電池的性能。另外，堿性干電池的電解液里使用的是比較容易導(dǎo)電的堿性溶液，所以，相比于鋅錳干電池，堿性干電池的特征就是可以高效地產(chǎn)生電流，并且電壓下降得比較緩慢。如此一來(lái)，即便兩種電池使用的是同一種材料，它們的性能也會(huì)隨著電極形狀和配置的不同而存在著很大的差別。