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化学电池基础知识

通过大卫梅尔斯|2015年9月17日

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化学电池在感觉中类似于电容器,两者都能够充电,存储电能并根据需要在后面释放它,简单地通过连接到负载。但这些设备完全不同地工作。电容器可以理想化为由连接到线引线的两个导电板组成,由诸如纸或云母的介电材料分开。电容,衡量收费的能力,取决于平板的面积,它们的邻近和将它们分开的材料的介电常数。电荷实际上存储在介电材料中。

化学电池也储存电荷,但原理完全不同。它是湿的(液体电解质)或干的电池(糊状电解质)的集合,目的是接受、保持和释放一个电荷。和电容器一样,平行板也可以作电极。它们之间的物质保持电荷,被称为电解质。当电池充电或放电时,电解液的形态发生变化。(二次电池可充电。主电池则不然;它们的化学反应不容易逆转,它们的活性物质也不能回到原来的状态。)例如,在汽车应用中常见的12v铅酸电池中,pH值会随着电池充放电而变化。当完全放电时,电解液接近水。 When fully charged, it is a strong acid.

汽车蓄电池剖开

铅酸电池是1859年由法国物理学家加斯顿发明的Planté。这是最古老的可充电电池,但不是唯一的类型。其他的包括:
镍金属氢化物- NiMH已经取代了毒性极强的镍镉电池。此外,镍氢电池有更高的容量。这种类型的电池和充电器很常见,很容易获得。它们适用于高耗电的应用,在这些应用中需要大量的电力,如数码相机。一个缺点是低非标准电压(1.2 V)。这并不总是一个问题,但非调节负载,如灯泡将运行暗淡。镍氢电池在大部分充电周期保持满电压,然后突然下降。

Nickel-Zinc - Nizn电池是高排水应用的良好候选者,持续长于NiMH单位。非标准电压(超过1.65 V)表示,除了受调节的LED手电筒外,手电筒灯泡燃烧稍微亮。这些电池迅速自放电,制作了短的保质期。它们还需要专用充电器,仅在AA和AAA尺寸中提供。Nizn细胞已经有可靠性问题。通过这些缺点,将避免它们用于大多数用途。

锂离子(Li-ion)电池可能是欺骗性的,因为电压是非标准的,除了在9v单位。AAA、AA、C、D电池输出均为3.7 V,而不是标准的1.5 V。因此,如果不小心将它们插入标准的电池供电设备,它们可能会损坏设备。此外,除了9v锂离子电池,还需要特殊的充电器。话虽如此,在正确的应用中,这些电池有一些卓越的品质。它们适用于高消耗负载,如带闪光灯的数码相机和笔记本电脑。锂离子电池也广泛用于更高电压的无绳工具。

碱性电池有可充电和不可充电两种版本。他们以慢的自放电率而闻名,这意味着很长的保质期。不幸的是,也有一些缺点。一是电池容量会随着每一个循环而下降。在数码相机和笔记本电脑等高排放设备中不适用。此外,还有泄漏和腐蚀损坏的重大风险。由于较低的初始成本(与其他可充电设备相比),它们适用于廉价的设备,如手电筒,腐蚀损伤不会是一个改变生活的事件。

最后,让我们简单介绍一下巴格达电池这种特殊的储能装置。在1800年亚历山德罗·沃尔塔发明电化学电池之前,人们一直认为它是未知的。当Wilhelm König在20世纪30年代作为画家工作的伊拉克国家博物馆中发现了一些奇怪的文物时,这种信念受到了质疑。1940年,由于生病回到德国,他写了一篇论文,描述了他的发现,并提出了一个理论,认为它们可能是原电池。

巴格达炮台截面

这些物品包括一个大约5英寸高的陶瓷壶、一个铜圆筒和一根铁棒,这两根铁棒都能装进容器,用一个由沥青制成的插头(碰巧是电绝缘体)固定并彼此分离。

König认为这些文物起源于公元前250年到公元224年的帕提亚时期。不幸的是,在这艘船被放置在伊拉克国家博物馆之前,最初发现它的时间和环境都不确定,而且很难确定确切的年代。陶器的风格似乎表明它形成于公元224到640年的萨珊王朝时期。

König认为这些物体构成了一个单一的原电池。当然,必须将酸性电解质倒入容器中。醋、葡萄酒、葡萄汁、柠檬汁和其他较弱但有效的酸是可以得到的。高导电性的金属,如铜、金和银,可以很容易地形成电线,这样多个电池可以串联或并联的配置,并将功率传递到负载。然而,没有证据表明电线是在那个时候构想出来的。

多年来,评论家们一直在不遗余力地挑战König的假设,即该容器是作为原电池使用的。古人使用电力吗?从建筑的角度来看,显然这就是它的目的。有人提出,这种装置是用来电镀金属物体的。可以涂上一层薄薄的、均匀的金,而且电镀比当时使用的其他方法更有效,比如用水银糊手工涂。

批评人士指出,使用巴格达的这艘船以化学方法发电需要具备高度的技术知识。考虑到我们祖先建造巨大金字塔和伟大建筑的能力,这很难想象吗?

《华盛顿邮报》化学电池基础知识第一次出现在测试和测量提示.


了下:测试和测量提示,电容器


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