Bu-307:电解液如何工作?

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电解液作为催化剂,通过促进离子在充电时从阴极到阳极,在放电时反向运动,使电池具有导电性。离子是失去或获得电子的带电原子。电池的电解液由可溶的盐、酸或其他液体、凝胶和干形式的碱组成。电解质也以聚合物形式出现,如在固态电池,固体陶瓷和熔盐,如硫磺电池

铅酸

铅酸用途硫酸.充电时,酸变为密集氧化铅(PBO2)在正极板上形成,然后在完全放电时转向几乎水。用液压仪测量硫酸的比重。(也可以看看BU-903:如何测量电荷状态).铅酸电池有水淹和密封形式,也称为阀控铅酸(VRLA)或免维护。

硫酸无色,略带黄绿色,溶于水,腐蚀性强。变色到棕色的颜色可能是由阳极腐蚀或水进入电池组引起的生锈。

铅酸电池具有不同的特异性重力(SG)。深度循环电池使用致密电解质,SG可达1.330,以实现高特殊能量,入门电池含有约1.265的平均SG,固定电池具有低于1.225的低腐蚀,促进耐腐蚀性。(看BU-903:如何测量电荷状态)。

硫酸供应广泛的应用,并在排水净化器和各种清洁剂中发现。它还用于矿物加工矿物加工,肥料制造,炼油,废水加工和化学合成。

警告: 硫酸与皮肤接触会造成严重损害,如果溅到眼睛里,可能会导致永久性失明。吞下硫酸会造成不可逆的伤害。

镍镉(NICD)

NICD中的电解质是一个碱性电解质(氢氧化钾).大多数镍镉电池是圆柱形的,其中几层正负极材料被卷成果冻卷。浸水式镍镉电池被用于商用飞机和UPS系统中,在需要频繁循环的冷热环境中运行。镍镉比铅酸昂贵,但使用寿命更长。


镍金属氢化物(NiMH)

NiMH使用与NiCD相同或相似的电解质,其通常是氢氧化钾。NiMH电极是独特的,包括镍,钴,锰,铝和稀土金属,其也用于锂离子。NIMH仅提供密封版本。

氢氧化钾是一种无机化合物,具有配方KOH,通常称为苛性钾钾。电解质无色,具有许多工业应用,例如柔软和液体肥皂中的成分。如果摄入,酸是有害的。


锂离子(锂)

锂离子电池使用液体、凝胶或干聚合物电解质。液体版本是可燃的有机而不是水型,锂盐溶液与有机溶剂类似的碳酸乙烯。将溶液与不同的碳酸盐混合可以提供更高的电导率,并扩大温度范围。还可以添加其他盐类以减少气体排放,改善高温循环。

锂离子与凝胶电解质接受许多添加剂,以增加电导率,所以锂聚合物电池.真正的干燥聚合物在升高的温度下变得导电,并且该电池不再用于商业用途。还施用添加剂以实现寿命和独特的特性。食谱被分类,每个制造商都有自己的秘密酱。(也可以看看Bu-808b:什么导致锂离子死亡?

电解质应稳定,但锂离子不是这种情况。在调用的阳极上形成钝化胶片固体电解质界面.这一层将阳极和阴极分开,但允许离子像电流一样通过分隔符.实质上,SEI层必须形成以使电池工作。薄膜稳定系统并给出锂离子长寿命,但这会降低容量。电解质氧化也发生在永久性降低容量的阴极上。(也可以看看BU-701:如何给电池充电

为了防止薄膜变得过于限制,添加剂与SEI层形成过程中消耗的电解液混合。在进行法医鉴定时,很难甚至不可能追踪到他们的存在。这使专有添加剂的组成和用量都成为商业机密。

众所周知的添加剂是碳酸乙烯酯(VC)。这种化学物质提高了锂离子的循环寿命,特别是在较高的温度下,并保持内阻低的使用和老化。VC还能在阳极上保持稳定的SEI膜,而不会对阴极上的电解液氧化产生副作用(Aurbach等人)。据说,学术界和研究界在添加剂的知识和选择上都落后于电池制造商,因此才有了这个大秘密。(另见“添加剂和对库仑效率的影响”部分Bu-808b:什么导致锂离子死亡?

对于大多数商业锂离子,SEI层将在75-90°C(167-194°F)的电池温度下分解。细胞类型和充电状态(SOC)影响升高的温度下的击穿。如果没有正确冷却,可能会发生自加热行为,这可能导致热失控。在18650个细胞上完成的实验室测试表明,这种热事件可能需要两天才能开发。

锂离子电解质的可燃性是进一步的备注,进行实验以通过添加剂或显影非有机离子液体产生不易燃或减少的易燃电解质。还进行了在低温下操作锂离子的研究。在写作时,这些电解质都不是广泛的商业用途。

干燥或缓慢将液体电解质转变为固体形式是另一个老化事件,降低锂离子的性能。“当液体耗尽时,电池就没电了,”他说杰夫Dahn,锂离子电池专家和物理学教授。电解质的流动性是一种涉及所有电池化学的一种健康状况。

上次更新时间:2020年2月26日

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评论(19)

2015年12月28日在下午1:33
托马斯。写道:

让我困惑的是,如果电解质导电,为什么阳极和阴极不会短路?我是不是漏掉了什么?它是否只有在阳极和阴极外部连接时才能导电?

2016年2月10日晚上7:25
迈克尔贝茨写道:

托马斯,电解质能传导离子,而不是电子。通过外部电路的电子流动必须与通过电解质(类似于典型的Gen.Chem中的“盐桥”)的离子流动相平衡。Cu/Zn原电池演示)。因此,如果电解质的离子电导率过低,就成为限制电池放电速率的“瓶颈”。
对于作者来说,扩展本节有些讨论lib溶剂组合物是非常有帮助的。例如,EC,DMC,DEC或EMC的相对组成对电池性能有何影响?
感谢开发这个优秀的网络资源!

2016年3月7日晚上8:07
圣诞老人写道:

电解质是另外两部分的结合吗?很有帮助

2016年5月15日晚上9:49
杰森写道:

电解质的作用是使可移动离子流动,平衡化学电池的电荷。我说的对吗?

2016年5月15日晚上10:07
杰森写道:

我想问为什么这两个电极不能完全浸入化学电池的电解质中?

2016年10月8日下午1:43
克莱尔Smyers写道:

我不完全了解职能,但托马斯写的是在下一个评论中得到了回答。我确实记得细胞内的内部传导是离子的。外部传导是电子。自从我研究过这是一段时间,但值得重新审视。谢谢你写迈克尔的内容。

2017年1月10日凌晨3:27
米尔mehraj写道:

能否防止/限制或完全避免锂电池中的SEI形成?

2017年2月16日12:02
莫赫写道:

我们如何以简单的方式从家中的铅笔拨打红色铅(二氧化铅)微笑

2017年5月4日凌晨4:04
Nader Vakili.写道:

我理解电池的主要思想是利用一种金属(锌)的亲和力失去电子,而另一种金属(铜)的亲和力获得电子,通过使电子从一种金属流动到另一种金属来产生电流。我不明白的是(在非充电电池中):
1)电解质(硫酸)如何导致阳极(Zn)中的电子释放?
2)到达阴极(Cu)的电子发生了什么?
3)阴极发生什么化学反应?这种反应是否涉及到达阴极的电子?
化学能储存在电池的哪一种化学物质中?
5)在电池的使用寿命中,两个电极发生了什么物理变化?
6)电池寿命过程中的电解质发生了什么?
7)锌和铜电极是纯形式还是它们的一些变体(氧化物,离子等)?
8)如果阳极是锌,电解液是硫酸,当锌被插入时,它们会发生反应吗?还是锌阳极必须连接到铜阴极才能发生反应?如果需要连接到铜阴极,阴极也必须插入相同的硫酸或它可以在它外面?
8)相同的电子是重复地流过电路,还是一个电子的流动只经过一次电路就结束了?

2017年11月25日上午1:12
Maybank银行写道:

伟大的博客和谢谢你的博斯特

2018年5月22日下午3:44
彼得写道:

如果电解质由这些组成,为什么它能导电?所以,它是自我管理的?我不明白你的意思。对不起,我的英语不好。

2018年12月21日上午10:47
保罗·戴维斯写道:

我的iPhone x热得像水壶一样热了6个小时,把它带到苹果,他们说我的设备里有液体,甚至烧伤了我的腿,这怎么可能发生,苹果拒绝更换设备

2019年4月20日晚上11:44
莫赫尼写道:

电致变色器材在电解质存在下含有含铟锡氧化铟锡涂层玻璃(PMMA + PC + EC + LICLO4)。

2019年4月20日晚上11:46
莫赫尼写道:

电解质是电致变色装置的着色。

2019年6月15日凌晨2:35
Aijas写道:

铅酸蓄电池中硫酸与蒸馏水的比例是多少?

2019年11月9日下午2:33
史黛西·安·罗伊写道:

自催化电池思想2电解质化学物质1通过吸热反应反应2金属板,通过放热反应释放电力反应2金属板,将2混合在一起,当其分解时,恢复另一个反应将继续反应到板块变得太腐蚀了,可能需要大约五年的不间断力量

2月17日,2020年上午7:11
史蒂文写道:

在NiMH部分的末尾,它说KOH是有害的,如果“消化不良”。我想你说的是“摄入”,即“吞下”。

2020年6月18日凌晨4:44分
ujval.写道:

EV电池使用多少化学物质?你可以平均地说,这是电池重量的一小部分吗?请指导。

于3月4日,2021年11:02
亚历克西斯写道:

电池中的电解质在哪里?