電池的電動勢和電壓

(1)電動勢

電池的電動勢(E)等于構(gòu)成電池的兩個電極之間的平衡電勢之差，即

E=+-EE-

在等溫和等溫條件下，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生變化時，系統(tǒng)的吉布斯自由能的減少等于所做的最大非膨脹功。假如非膨脹功只是電功，那么

ΔGT,P=-nFE

式中，n為氧化還原反應(yīng)中電極電子的計量系數(shù)。當(dāng)電池中的化學(xué)能不可逆地轉(zhuǎn)化為電能時，兩極之間的電位差E'必須小于可逆電動勢E。

ΔGT。P=nFE

式(1-21)給出了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的最大極限，為提高電池性能供應(yīng)了理論依據(jù)。

電動勢(Electromotiveforce,emf)是理想平衡狀態(tài)下的理論值，由電池正極和負(fù)極活性物質(zhì)的電化學(xué)活性決定。MH/Ni二次電池的電動勢約為。50V，實(shí)際電池電壓低于此值。

(2)開路電壓和工作電壓

開路電壓是指電池處于開路狀態(tài)(幾乎沒有電流)時兩極之間的電位差，一般用V表示:

Von=+

電池的開路電壓等于電池的正負(fù)混合電位之差。它的高度取決于電池正極和負(fù)極材料、電解質(zhì)和溫度條件等的性質(zhì)，但與電池的幾何結(jié)構(gòu)和外部尺寸無關(guān)。電池的開路電壓一般小于電動勢。

工作電壓是指電池在放電過程中接好負(fù)載后，由兩極所顯示的電壓，又稱負(fù)載(負(fù)載)電壓或放電電壓，其中電池放電的初始電壓稱為初始電壓。由于歐姆電阻和過電位的存在，電池的工作電壓低于開路電壓，當(dāng)然也低于電動勢:

V=E-IR=E-I(R+Rf)

或

V=E-η+-η-IR=+-phiphi-IR

eta+和eta-的類型分別為陽極極化和陰極過電位;I是電池的工作電流;R分別和射頻歐姆電阻和極化電阻;當(dāng)電流通過時，+和-分別為正電極電位和負(fù)電極電位或極化電位。

電池的工作電壓與放電系統(tǒng),也就是說,各種條件規(guī)定的電池放電,放電模式重要包括持續(xù)或間歇,外部阻力和放電電流的大小,放電時間的長度,確定最終的電壓和放電環(huán)境溫度。

(3)額定電壓

額定電壓,額定電壓或額定電壓,是指開路電壓值最低的電池(保證值),或者它是標(biāo)準(zhǔn)的電池的電壓在規(guī)定的條件下,也就是說,整個過程的平均電壓當(dāng)電池0.2攝氏度乘數(shù)放電。額定電壓可簡單區(qū)分電池系統(tǒng):堿錳電池1.5v、鎳鎘電池1.2v、鉛酸電池2.0v、鋰離子電池3.6v等。

(4)放電終止電壓

關(guān)于所有二次電池，放電終止電壓都是一個必須嚴(yán)格控制的重要指標(biāo)。放電終止電壓又稱放電截止電壓，是指電池放電時，將電壓降至最低工作電壓是不適宜繼續(xù)放電的。根據(jù)不同類型的電池和不同的放電條件，電池的容量和壽命要求不同，所以規(guī)定的放電終止電壓也不同。一般情況下，在低溫或大電流放電時，終端電壓較低;當(dāng)小電流長時間放電或斷續(xù)放電時，應(yīng)設(shè)置較高的終止電壓值。

(5)充電壓力

充電電壓是指蓄電池在充電時，外部電源對蓄電池兩端的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。充電的基本方法有恒流充電和恒壓充電。