电池是一种能够储存化学能并将化学能转换成电能的装置,构成电池必须满足以下几个条件:
①氧化反应(失去电子的过程,在负极进行)和还原反应(得到电子的过程,在正极进行)同时进行,且氧化反应和还原反应分别在电池的不同区域进行,这与一般的氧化还原反应有本质区别。
②在两电极间有离子导电性物质,以保证反应的持续进行。
③在电池外部,必须有供电子传递的外部线路。
典型电池主要包括以下几个组成部分:
①正极活性物质。它具有较高的电极电位,电池放电时进行还原反应或阴极过程。为了与电解槽的阳极、阴极区别开来,在电池中称作正极。
②负极活性物质。它具有较低的电极电位,电池放电时进行氧化反应或阳极过程。为了与电解槽的阳极、阴极区别开来,在电池中称作负极。
③电解质。它拥有很高的、选择性的离子电导率,提供电池内部离子导电的介质。大多数电解质为无机电解质水溶液,小部分电解质为固体电解质、熔融盐电解质、非水溶电解质和有机电解质,有的电解质也参加电极反应而被消耗。电解质对于电子来说必须是非导体,否则将会产生电池单体的自放电现象。
④隔膜。为了避免正、负极活性物质直接接触而发生短路,同时还要尽可能地减小正、负极间的距离,以使电池具有较小的内阻,在正、负极之间必须设置隔膜。隔膜材料本身应是绝缘良好的材料,如橡胶、玻璃丝、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等,以防止正、负极间的电子传递和接触。同时,隔膜材料还要求能耐电解质的腐蚀和正极活性物质的氧化,且具有足够的孔隙率和吸收电解质溶液的能力。(www.xing528.com)
⑤外壳。作为电池的容器,电池的外壳材料必须能经受电解质的腐蚀,且应具有一定的机械强度。铅酸电池一般采用硬橡胶,碱性蓄电池一般采用镀镍钢材。近年来,由于塑料工业的快速发展,各种工程塑料诸如尼龙、ABS、聚丙烯、聚苯乙烯等也成为电池壳体常用的材料。
三元锂离子电池的基本构成如图3−2所示。
电池可以制成各种形状和结构,如圆柱形、扣式、扁平和方形,不同形状的电池如图3−3所示。
图3−2 三元锂离子电池的基本结构
图3−3 不同形状的电池
(a)方形电池;(b)圆柱形电池;(c)纽扣电池
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