化學電池技術的應用分析

楊嘉璐

（江蘇師范大學科文學院，江蘇 徐州 221000）

0 前言

化學電池就是能將化學轉變為電力能量的一種裝置，電解質溶液、浸在溶液中的正負極和連接電極的導線是其中的主要部分。近幾年來，隨著現代通訊設備的應用、家用電器、電動車等的普及與急速發展，對以電池為主要能量來源的需求也日益增加，但是電池作為生活中不可缺少的能量來源，有有利的一面，自然對人類生活也存在著弊端，是一把雙刃劍，所以要以化學電池技術的充分利用和提高人類生活水平為目標，重視化學電池技術的應用。

1 對化學電池的理解

1.1 化學電池的定義和原理

所謂化學電池，就是能將化學轉變為電力能量的一種裝置，電解質溶液、浸在溶液中的正負極和連接電極的導線是其中的主要部分。它分為原電池和蓄電池兩種。兩個電極之間金屬性有所不同，這種不同促進了電子的流動，因此產生電流，這就是原電池；而蓄電池正是與之相對的。化學電池從工作性質上來看，又有多種分類，工作效能有所不同，原電池即一次電池，包括常見的錳電池、鋰電池、貢電池、堿性紐扣型電池等；蓄電池，也就是二次電池，包括鉛電池、機動車專用電池、鋰離子電池等，還有其他電池，如當下較為流行的太陽能電池等，那么目前使用廣泛的就是原電池和蓄電池[1]。

電勢差的產生發生在利用兩個電極之間金屬性的差異，這種差異的存在，引起了電子的流動，電流由此產生。原電池反映屬于放熱的氧化還原反應，與一般的氧化還原反映有所區分，電子轉移是還原劑在負極上失電子發生了氧化反應，并非是通過氧化劑和還原劑之間的相互結合發生的，從能量轉化方面來看，原電池把化學能量轉化為電能；化學反應的角度來看，原電池的原理是氧化反應中的還原劑失去的電子通過導線傳遞，是反映在兩個電極上呈現出不同表現。

1.2 化學電池的特點

化學電池的主要部分是電解質溶液，浸在溶液中的正負兩極和導線相連接，便產生了電流，電能由此獲得。化學電池通過放電到一定程度，電能會逐漸變弱，但是有的電池可以充電，就能夠復原，以便繼續使用；而有的電池不能夠充電，也就是原電池。在這里以干電池和鉛蓄電池為例。

干電池，也就是鋅錳干電池的總稱。干電池的總反應式：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2＝Zn(NH3)2Cl2＋Mn2O3＋H2O 或 2Zn＋4NH4Cl＋2MnO2＝[Zn(NH3)2]Cl2＋ZnCl2＋Mn2O3＋H2O，電解質溶液吸收正極生成的氨，二氧化錳將氨氣氧化成水，使用過程中鋅皮腐蝕，而且不能進行充電將其復原，由此可以看出，這種電池不能長時連續利用，并且電量小，若在使用過程中不加注意，極易引起漏液現象。

鉛蓄電池，相對來說比較靈活和方便使用。從其電極反應來看，這種電池性能相對其他電池來說性能更好，且價格低廉，但同樣存在缺點，是比較笨重；從鉛蓄電池的放電和充電的總反應式可以看出，既能充電又能放電的雙重效能。

1.3 化學電池在生活環境中存在的問題

化學電池應用與社會生活中的各個領域，使用可靠、安全，很多化學電池技術又能夠循環使用，被廣泛應用于生產生活、科技以及國防中，對國家和人民的生活有很大影響。同時化學電池在使用后的處理問題引起了社會的關注，比如對廢舊化學電池對環境和人體造成了危害。

化學電池中大量的金屬物，無法自然轉化為無毒的物質，而且利用現代的科技技術也不能夠對所有的廢舊電池進行電解，由于有毒物質在環境中的不斷增多，嚴重影響著人類生存的環境，如土壤和水資源，進而影響在土地上生長的植被，當牲畜以植物為餌料時，體內積聚大量毒素，損害健康。同樣廢舊的化學電池對人體也會造成危害，電池中的有毒物質，如果被人體吸收極易引起慢性中毒，對人體內臟的功能產生不良影響[2]。

2 化學電池技術的應用對策

從能源的開發利用來看，化學電池需要一定的技術支撐，才能夠發揮最大的利用潛能。在能源的能量轉化過程中，化學電池能夠將不同的能量轉換，提高利用效率，據此可將化學電池看做是一種高效能的能量轉換器。例如，根據蓄電池的功能，已經實現了成為電力汽車的內在驅動力，在未來的化學電池技術利用方面，將會成為整個汽車行業的發展目標和內在動力。

為了提高能源利用效率，可以通過多種途徑轉化成電能的電廠中設置自動存儲電能的裝置，使供電均衡。

加強對電池的低貢化生產，電池生產企業除了回收利用廢舊電池之外，加強對可充式電池的生產。

電池在利用后成為“廢舊電池”，其實廢電池并不是真的“廢”，經研究發現，在廢舊電池中存在很大的物質可以回收，以德國為例，為了加強對電池的管理，實施了新的管理規定，即所有使用者在時候后的各種電池要送還給商店或廢品回收站，而商店和廢品回收站必須接受廢舊電池，并將其轉送給生產廠家，并且德國公司研制的廢品回收處理方法十分先進。我國的回收技術尚需完善，應善于借鑒和利用國外的處理廢舊電池的技術，并發現其潛在的資源化[3]。

3 結論

從本文對化學電池的定義、原理、特點以及在生活中的應用分析，不僅了解了化學電池在生活中的重要角色，也點出了對生活環境造成的危害。由此可知，將化學轉化為電能的發現，以及各種各樣電池裝置的發明，不僅是一種在儲能和提供技術上的進步和貢獻，更是對社會現代化的進程和探索，具有推動作用，對人們的生活質量的提高和改變起到了關鍵性的作用。

［1］Patrick Heyer.先進的鋰離子電池系統充電管理和保護[J].中國電子商情·基礎電子，2011，10（08）：43-46.

［2］馬云梅.淺談化學電池的危害與回收利用[J].陜西教育：高教版，2011，11（Z1）：101-102.

［3］紀沙沙，楊朝峰.基于專利分析的我國太陽能電池技術發展研究[J].全球科技經濟瞭望，2013，12（06）：64-71.