为什么市面上不同的电池具有不同的电压?

这几天陪儿子整理玩具飞机和汽车的时候,突然被问到为什么有的电池是 1.5V,有的充电的是 3.7V 呢?

我一下子还真给懵住了,不知道怎么回答。

于是赶紧加班系统的了解了一下电池这个东西,也给大家科普一下。

市面上那么多电池,为什么电压都不一样呢?

先来一个浅科普:

铅酸电池的电压可不是 12V

铅酸电池(VRLA),是一种电极主要由铅及其氧化物制成,电解液是硫酸溶液的蓄电池。铅酸电池放电状态下,正极主要成分为二氧化铅,负极主要成分为铅;充电状态下,正负极的主要成分均为硫酸铅。

一个单格铅酸电池的标称电压是2.0V,能放电到1.5V,能充电到2.4V;在应用中,经常用6个单格铅酸电池串联起来组成标称是12V的铅酸电池,还有24V、36V、48V等。

为什么市面上不同的电池具有不同的电压?

我们万用表里面用的这个9V 的电池,其实他也不是真正的 9V,这种电池被统称为积层电池。

为什么市面上不同的电池具有不同的电压?

积层电池是用于仪表测量仪器供电。电池容量小,电压高,内部化学反应迟缓 放电电流小,能使用很长时间。

为什么市面上不同的电池具有不同的电压?

9V 电池的拆解视频

再者,还有这个 12V的圆柱电池,看着和碱性电池一样,其实他也不是12V,他是 8 个 1.5V 的碱性电池串在一起而已。

为什么市面上不同的电池具有不同的电压?

接下来进入深度科普

其实,到目前为止,人类发现的材料里面,锂电池的电势算是很高的了,再高的都不稳定,所以目前单电池,或者说原电池,最高电压的当属锂电池的 3V,这里的这个电压叫做电极电势。

电极电势指的是什么?

电极电势大小都是指的物质得失电子的能力,金属物质因为是单一物质,根据元素周期表的排列即可分出强弱。

为什么市面上不同的电池具有不同的电压?

但是,当我们采用金属氧化物等复杂的材料做电极的时候,就不那么容易分得出他们得失电子的能力了,因此很多科学家做实验,制定出了一个表格来记录不同材料的电极电势大小,可以百度一下,类似下面这样👇🏻

为什么市面上不同的电池具有不同的电压?

所以,从上面的这样的电极电势表中我们就可以查到很多原电池的电压了,比如碱性电池 1.5V,镍镉和镍氢都是在1.2V左右,铅酸原电池是 2V,锂电池则为 3V多。

为什么市面上不同的电池具有不同的电压?

注意,这里的原电池的电势其实正负极材料的电极电势之差。比如上图的锌汞电池就是 2V 的(电解液浓度问题,不一定能达到理论电势)。

多说一句,我们常见的纽扣锂电池电压一般为3V,这个是由多种形式的,有的是两个碱性电池串联的,有的则是锂电池直接一个原电池制造的。

为什么市面上不同的电池具有不同的电压?

而对于三元锂电池和磷酸铁锂电池,他们之所以被标称为 3.7V 和 3.2V,原因就是他们使用的电极材料不同,因此正负极材料的电极电势求差后得到的就是他们的开路电压。

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