電池最早是西元1800年左右一位叫作伏塔(Volta)的先生發明的,到現在兩百多年,但其中的化學原理至今沒什麼改變。
元素 | 鋰 | 鉀 | 鈉 | 鋁 | 鋅 | 鐵 | 錫 | 鉛 | 銅 | 汞 | 銀 | 鉑 | 金 |
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電位 V | -3.0 | -2.9 | -2.7 | -1.7 | -0.76 | -0.44 | -0.14 | -0.13 | +0.34 | +0.80 | +0.80 | +1.2 | +1.3 |
兩種金屬片的電化學活性是不一樣的,其中更活潑的那邊的金屬片能置換出水果中的酸性物質的氫離子,由於產生了正電荷,整個系統需要保持穩定(或者說是產生了電場,電場造成下列結果),所以在組成原電池的情況下,由電子從回路中保持系統的穩定,這樣的話理論上來說電流大小直接和果酸濃度相關,(如果是要表達為一個函數關係的話,那麼這個函數其實是和離子強度有關的而且還是定量關係,和離子濃度有定性的關係),在此情況下,如果回路的長度改變,勢必造成回路的改變,所以也會造成電壓的改變。
1.將鋅和銅片放置於鹽水中,當輸出電流約 0.7mA時, 實際輸出電壓約 0.6V。若是加些醋可使得電壓增至約 0.9V(讓更多離子溶入電解液中)。不妨找個小喇叭,將銅條接於喇叭一端,當鋅片碰觸喇叭另一端時會發出聲音。 斷斷續續的接觸,試試看!
2.將鉛筆插入檸檬中,同時插入表面鍍鋅的鐵釘,將可產生0.7V(0.5mA)的輸出。試試迴紋針,改換葡萄柚甚至酸的泡菜。
電池種類 | 鉛酸電池 (Lead acid) |
鎳鎘電池 (Ni-cd) |
鎳氫電池 (Ni-MH) |
鋰離子電池 (Li-ion) |
鋰高分子電池 (Li-Polymer) |
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電壓(V) | 2 | 1.2 | 1.2 | 3.6~3.8 | 3.6~3.8 |
重量能量密度(wh/kg) | 25~40 | 40~50 | 60~90 | 160~200 | 160~200 |
體積能量密度(wh/L) | 95~85 | 130~200 | 250~300 | 300~400 | 350~450 |
循環壽命 | 200~400 | >500 | >500 | >500 | >500 |
備註 | 污染性較高 | 污染性較高 | 低污染性 | 低污染性 | 低污染性 |
A 為安培, h 為小時。 1A=1000mA
註:一般電池所標示的容量均為以 20 小時放電率為基準。例如:容量為50Ah的蓄電池,表示該電池可以以5A的電流放電10小時,稱為10小時放電率,也可以以10A的電流放電5小時,稱為5小時放電率。放電速度過快,電池會發熱,對電池壽命有一定的影響。 充電也是這樣,一般充電速度用10小時率的電流充電。
圖1.放電時間與電流的關係
圖2.容量對溫度的影響
圖3.自行放電特性
圖4.循環使用壽命之特性
電池的發明,為人類的生活帶來方便及效率,一個國家的科技化程度,也可從該國的電池使用量探之。電池工業的發達,電池的電氣特性及環境親和性也更符合高科技電子產品需求及人類的環保要求,許多具污染性的電池,世界各國已漸漸淘汰使用或加強回收管理。期待未來的進步,或許汽車不再使用汽油,而使用氫氣及空氣便能發電的燃料電池,生活與電池在未來科技的進步下,絕對有密不可分的關係。
溫度補償: 化學反應隨溫度的升高而加速,隨溫度的降低而變慢。當溫度低於 5 ℃或者高於 35 ℃時,為了防止對電池過充或者欠充,建議對充電電壓作適當的調整
注意!! 鎖接時務必確實避免接觸不良或短路
聳立於美國紐約港外的一個海島上,一座15層樓高的自由女神,歷來被認為是美國的象徵。然而,經過近百年的風風雨雨,他和人一樣,已經生病了。
他究竟患了什麼疾病呢?最近,美、法兩國組織了一個調查小組,對她進行了全面體檢,結果,大吃了一驚。原來,他們發現,自由女神近百年來一直受著一種疾病的折磨,那就是電化學腐蝕。自由女神的外殼材料是銅,而支撐整個雕塑的內支架卻是鐵,在它們之間被浸透油的毛毯隔開。時間長了,毛毯失去了隔離作用,大西洋潮濕的帶著鹽分的空氣不斷地向自由女神進攻,無數的原電池便在自由女神的身上形成,這種原電池以鐵為負極,銅為正極。夾帶著含有鹽份的濕空氣正好在兩極之間起電解質溶液的作用。
格林太太是位美麗樂觀開朗的婦女,當她開懷大笑時,人們會發現她一口整齊漂亮的牙齒中有兩顆假牙,其中一顆是黃金,的另一顆是不鏽鋼的,這是一次車禍留下的痕跡。令人百思不解的是自從安裝後,格林太太經常頭痛、夜間失眠、心情煩躁,醫生絞盡腦汁仍未找到病因。
有一天一位化學家來看望格林太太並為其找到了病因。