电池博客
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电压效率:当电池工作时,产生极化过电位,并产生欧姆电压降。所以,电池的工作电压总小于电动势,要提高电池的电压效率,必须降低过电位和电解质电阻,这可以通过改进电极结构和添加某些添加剂达到。极化过电位由电化学极化、浓差极化、电阻极化产生的过电位组成。
(1)增大真实表面积可以降低真实电流密度,降低过电位。
(2)浓差极化过电位,这是由于电极表面浓度变化引起的过电位,其主要影响因素是扩散速率。式中:D—扩散系数;s—扩散截面积;6—扩散层厚度;c—电极附近浓度;c。—溶液本体浓度。扩散包括液相扩散、气体透过度和活性物质内部扩散三种。液相扩散:以O2电极为例,就是OH-的扩散。如对多孔电极而言,电极的孔隙度及孔的分布是影响扩散的主要因素,一般孔隙度控制在30%~60%之间。孔隙度小,扩散速率小。孔的分布也是一个主要因素,小孔有利于增大表面积,大孔有利于扩散。孔的分布和形状影响活性物质利用率。
活性物质的内部扩散:MnO:电极、NiOOH电极都有内部扩散或浓差极化。如MnO2放电时生成的MnOOH向粒子内部扩散。实质上是H+扩散。由于H+在固体中扩散比在溶液中扩散速率小,所以,固体中的浓差过电位在电池总过电位中所占的比例大,并造成电池放电电压不平稳。因此,增大扩散速率,减小浓差极化,有利于提高电压效率。
(3)欧姆过电位。电池中的电阻,包括电解液电阻、集流体和隔膜电阻、固体活性物质和固体放电产物电阻、接触电阻和多孔电极内电解质电阻。在比电阻较大的固体活性物质中,一般可掺入导电性强的炭黑、乙炔黑等物质增加电极的导电性,从而降低欧姆过电位。
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