电池是由正极、负极、电解质和隔膜四部分组成。其中正极和负极是电极材料,电解质是传递离子的介质,隔膜是隔断正、负极之间的物质。
在常见的电池中,正极和负极的材料各不相同。以干电池为例,它由氧化锌作为负极材料,二氧化锰作为正极材料,以及氨水和锌壳作为电解质形成。当电池工作时,阳极上的 锌被电化学反应转化为离子,通过电解质传递到阴极进行还原反应,同时放出电子,流入外面的电路,完成了电池的输出功效。
在电池中,正极和负极的材料不同,正极是能够提供电子的,而负极则是可以接受电子的。世界上常见的电极材料有:
(1)锂离子电池:正极材料常见的是三元材料、钴酸锂材料、钴、镍、锰酸等,而负极材料则以石墨材料最常见。
(2)镍镉电池:正极材料是氢氧化镉而负极材料则是氢氧化镍或氢氧化镁等。
(3)铅酸电池:正极材料是氧化铅而负极材料则是纯铅。
电解质是在正负极之间传递离子的介质,它的材料类型也非常丰富,常见的电解质材料包括:
(1)酸性电解质:如铅酸电池的电解液就是H2SO4。
(2)碱性电解质:如镍氢电池,电解溶液一般为 KOH 溶液。
(3)中性电解质:如锂离子电池,电解质一般是由有机溶剂和电解质盐分类组合而成。
在电池中,隔膜主要是用来隔离正负极的物质,防止它们短路。常用的隔膜材料有:
(1)纤维素纸隔膜,是一层棉纤维机织品,在发污性和承受电解质指数上都是比较理想的。
(2)陶瓷隔板,高温、花外液体隔板。
(3)聚乙烯隔膜等。
隔膜的性能直接影响电池的容量和寿命,也是电池的核心部分之一。