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各种实用电池的基本化学原理周伯阳 103834引言实用电池分为两大类，一次性电池和可充电电池。一次性电池是不可逆的，只能放电不能充电。可充电电池则可以反复充放电。电池放电时是一个原电池，发生原电池反应，把化学能转变为电能。电池充电时是一个电解池，使用外加电流使电池内发生原电池的逆反应，把电能以化学能的形式储存起来。电池是现代人使用最广泛的电源，它的发展要归功于电化学的发展。关键词：氧化还原 电极电势 储氢材料 晶胞 半导体材料 离子/电子传导 电池的发展简史①电池发展历史1800年Alessandro Volta 发明世界上第一个电池. （伏打电堆）1802年Dr. William Cruikshank 设计了第一个便于生产制造的电池.1836年John Daniell为提供稳定的放电电流，对电池做了改进1859年Gaston Planté发明可充电的铅酸电池. 1868年George Leclanché开发出使用电解液的电池1881年J. A. Thiebaut取得干电池专利.1888年Dr. Gassner开发出第一个干电池.1890年Thomas Edison 发明可充电的铁镍电池1896年在美国批量生产干电池1896年发明D型电池. 1899年WaldmarJungner发明镍镉电池. 1910年可充电的铁镍电池商业化生产1911年我国建厂生产干电池和铅酸蓄电池（上海交通部电池厂）1914年Thomas Edison 发明碱性电池. 1934年Schlecht and Akermann发明镍镉电池烧结极板. 1947年Neumann 开发出密封镍镉电池. 1949年Lew Urry (Energizer) 开发出小型碱性电池. 1954年Gerald Pearson, Calvin Fuller and Daryl Chapin 开发出太阳能电池. 1956年Energizer.制造第一个9伏电池1956年我国建设第一个镍镉电池工厂（风云器材厂（755厂））1960前后Union Carbide.商业化生产碱性电池，我国开始研究碱性电池1970前后出现免维护铅酸电池. 1970前后一次锂电池实用化. 1976年Philips Research的科学家发明镍氢电池. 1980前后开发出稳定的用于镍氢电池的合金. 1983年我国开始研究镍氢电池（南开大学）1987年我国改进镍镉电池工艺，采用发泡镍，电池容量提升40％1987前我国商业化生产一次锂电池1989年我国镍氢电池研究列入国家计划1990前出现角型（口香糖型）电池，1990前后镍氢电池商业化生产. 1991年Sony.可充电锂离子电池商业化生产1992年Karl Kordesch, Josef Gsellmann and Klaus Tomantschger取得碱性充电电池专利1992年Battery Technologies, Inc.生产碱性充电电池1995年我国镍氢电池商业化生产初具规模1999年可充电锂聚合物电池商业化生产2000年我国锂离子电池商业化生产2000后燃料电池，太阳能电池成为全世界瞩目的新能源发展问题的焦点电池的发展史由1836年丹尼尔电池的诞生到1859年铅酸电池的发明，至1883年发明了氧化银电池，1888年实现了电池的商品化，1899年发明了镍-镉电池，1901年发明了镍-铁电池，进入20世纪后，电池理论和技术处于一度停滞时期。但在第二次世界大战之后，电池技术又进入快速发展时期。首先是为了适应重负荷用途的需要，发展了碱性锌锰电池，1951年实现了镍-镉电池的密封化。1958年Harris提出了采用有机电解液作为锂一次电池的电解质，20世纪70年代初期便实现了军用和民用。随后基于环保考虑，研究重点转向蓄电池。镍-镉电池在20世纪初实现商品化以后，在20世纪80年代得到迅速发展。2．几种常见的电池及其化学原理2．1 酸性锌锰电池最早进入市场的实用电池是锌锰干电池。早在1860年法国人勒克朗榭（George Leclanche）就发明了酸性锌锰电池的原形，因而这种电池也叫Leclanche电池。它的外壳是作为负极的锌筒，电池的中心是作为正极导电材料的石磨棒，正极区为围绕石磨棒的粉状二氧化锰和炭粉，负极区为糊状的ZnCl2和NH4Cl混合物。但其电池反应和电极反应在不同的书籍中说法纷纭。例如，有人认为，该电池在正极会发生氢离子还原放出氢气的电极反应，氢气将使正极导体的导电性下降（电极的极化），而二氧化锰可作为“去极化剂”，二氧化锰氧化氢气，从而保持正极有良好的导电性。可这种说法有不合理性：二氧化锰是活性很高、电极电势远高于氢离子的氧化剂，难道它不会在正极上直接还原？因而又有人把正极的反应式写成：2NH4+(aq)+2MnO2(s)+2e Mn2O