化学电源

又称“电化学电池”，简称“电池”。化学能直接转换成电能（低压直流电）的贮能或换能装置。主要由正、负电极和电解质构成。其能量的相互转换由正、负电极的电化学反应来实现。反应式可表示为A（氧化态）+B（还原态）放电→←充电A（还原态）+B（氧化态）（1）正、负电极的反应则分别为A（氧化态）+ne放电→←充电A（还原态）（2 a）B（聚原态）放电→←充电B（氧化态）+ne-（2 b） 电池放电时，从外电路接受电子（见方程式2a）进行还原反应的电极称为正电极；向外电路输出电子（见方程式2b）进行氧化的电极称为负电极。在电极上进行的氧化和还原反应，如果在两个方向上都能进行即可逆的，则由其构成的电池称为蓄电池；若电极反应只能沿一个方向进行即不可逆的，则由此构成的电池称为原电池。另外，电极反应虽为可逆的，但为防止电池湿贮存期间的自放电，同时又要满足随时使用的需要，而设计成快速激活的电池，人们把这类电池称为贮备电池。若两个电极的反应物和生成物不是贮存在电池内部，而由外部连续不断地补充和从电池中及时排除的，这类电池则称为燃料电池。 化学电源种类繁多。除上述以工作性质来区分之外，还可按所用的电解质分为水溶液电解质（其中有酸性、中性和碱性）、有机电解质、熔融盐电解质和固体电解质电池等。目前常用的和正在研制的电池见表。 电池的发展已经历了一百多年的历史：早在1800年，意大利科学家伏打（A. Volta）就创制了第一个原电池堆。1860年，法国人普兰特（G. Plante）制成第一个铅酸电池。本世纪初，相继又有瑞典化学家雍格纳（W. Jungner）和美国发明家爱迪生（A. T. Edison）制成碱性镉镍和铁镍蓄电池。第二次世界大战期间，随着各种新式武器（如鱼雷、潜艇和导弹等）的出现，先后又研制成一类比能量高、贮存寿命长、使用方便的贮备电池，它们包括：海水电池、氨电池和热电池。后来用作导弹电源的锌银电池也于1941年由法国学者安德烈（H. Andre）首先研制成功。50年代后期，自动激活锌银电池在导弹上开始使用。进入60年代后，航天技术迅速发展，氢-氧燃料电池的研制亦随之兴起。1965年，第一个离子交换膜燃料电池正式在飞船上获得应用。70年代以来，又随着各种小型电子器件的大量使用，扣式锌-银、锌-空气和各种锂电池等陆续进入市场。大功率锂电池、氢-镍、金属-空气（氧）电池的研究也取得了很大进展。在一些卫星上开始用比能量更大的氢-镍蓄电池替代传统的镉-镍电池。当前，不少国家正在为消除城市汽车排放的废气污染，摆脱对石油资源的依赖，努力发展车辆动力电源：改进现有的铅酸电池，研制锌-镍、锌-氧、钠-硫、锂-硫化铁等电池。 在选用电池时，除应首先满足所要求的电性能（如输出电流、工作电压等）指标外，还需考虑所限定的安装空间、重量要求、环境条件及安全等因素。在导弹、卫星、航天等领域，目前用得最多的是锌-银电池、热电池和镉-镍电池等。 化学电源与发电机相比，其优点是使用、携带方便，无噪音，性能可靠，能量转换效率高，对环境的适应性也比较好，而且，其主要性能参数如容量、电流、电压及几何形状等，设计时均可在较宽的范围内选择，其缺点是价格较贵。电池作为一种独立电源。在工业、农业、交通运输、通讯、国防以及人们日常生活等各个领域都获得广泛应用，是国民经济中一个不可缺少的部分。