電化學電池？電化學儲能電池主要有鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池和液流電池四種核心類型，各自適配不同應用場景。1. 鉛酸電池以鉛及其氧化物為電極，硫酸溶液為電解液的傳統電池。技術成熟度與低成本使其在汽車啟動電源、UPS領域占據主流，但能量密度低、循環壽命約500次的特性限制了在長時儲能中的應用，退役電池酸液處理不當可能引發環境風險。那么，電化學電池？一起來了解一下吧。
有關電極的概念
離子選擇性電極(ISE)：對某種特定的離子,具有選擇性響應.它能將溶液中特定的離子含量轉換成相應的電位,從而實現化學量→電學量的轉換,而對溶液中的離子濃度進行測量.
指示電極：電極電位與溶液中待測離子活度（或濃度）呈Nernst響應的電極稱為指示電極.在氟化物測定的離子選擇電極法中氟電極為指示電極.
參比電極：是指在溫度一定的條件下,電極電位已知,且不隨待測溶液的組成改變而改變.在氟化物測定的離子選擇電極法中甘汞電極為參比電極
測定氟化物的有關技術
氟電極的膜電位是隨試液中氟離子活度的變化而變化,這種響應在一定的活度區間內電位和活度之間符合Nernst方程.其方程式為：
T= 273.15 + t(被測液溫度) ,ni＝
aF = r ·ρF , r 為活度系數,當在稀電解質溶液中r≈1, ρF為被測離子濃度.
所以,在稀溶液中活度與濃度接近,由式(1)可見,電位E與 -log aF 或 -log ρF成直線關系,因此可以通過測定E值,可求出aF或ρF .
離子選擇電極的特征參數
電極的選擇性事實上,所有的離子電極在不同程度上受到干擾離子的影響.只有那些對待測離子具有選擇性響應的電極才具有實際應用價值.因此,選擇性是離子電極最重要的性能指標之一.電極的選擇性用選擇性系數來描述.
在考慮共存離子干擾影響時,可以由修正的Nernst方程式來表示電極電位.
線性范圍和檢測下限
⑴ 線性范圍：各種離子電極在一定的條件下,其電極電位與待測離子活度間符合Nernst關系.所得到的E -log(ai)曲線中直線部分所對應的濃度范圍稱為ISE的線性范圍.
⑵ 檢測下限：表明離子選擇電極可進行有效測量待測離子的最低濃度.目前大多數商品電極的檢測下限為1×10-7～1×10-5mol/L.
影響檢測下限的因素
①主要因素是電極膜活性物質在溶液中的溶解度,即測定下限不能低于電極膜活性物質的溶解度.
②測試方法和溶液的組成.
③電極的預處理及攪拌速度等.
電極斜率s
在線性范圍內,當待測離子的活度變化一個數量級時所引起的電極電位變化值（mV）稱為該電極對所給定離子的斜率,即為E-logai曲線的斜率 .
理論值：表示為s = 2.303RT/(niF).反映了被測離子的活度變化10倍時,膜電極將其轉換為電位的能力,25℃時一價離子為59.16mV.在實際應用時由于電極性能變化,電極的斜率會偏離理論值.若電極的斜率過低,將增大測量的誤差.
判斷：一般認為電極的實測s達到理論值的90%以上可認為質量較好,小于70%則認為電極不合格
響應時間及穩定性
響應時間：指電極浸入試液后達到穩定電位（±1mv ）所需時間.一般幾秒至幾分鐘不等.電極響應時間及穩定性的影響因素：
①與電極膜本身結構、性質、溶解度、厚度、光潔度等有關.
②與待測液的濃度有關.
③與被測離子到達電極表面的速度有關：攪拌溶液可加速被測離子到達電極表面的速率,從而加快電極達到平衡的時間.所以在測量為未知溶液時,應該與標準品在同一攪拌速度下進行.
④與共存離子的種類和濃度有關：當共存于被測液中的離子為不干擾離子時,它的存在能縮短響應時間,當共存離子為干擾離子時,將增加響應時間.
溫度：溫度升高時,將縮短電極的響應時間.加快離子交換速度,降低內阻,加快電荷在膜內傳導.
穩定性：是指電極保持在恒溫條件下,E值可在多長時間內保持恒定.用漂移程度和重現性來衡量.
漂移：是指在恒定組成和溫度的溶液中,膜電極與參比電極構成的電池的電位隨時間而緩慢有序變化程度.
重現性：電極的重現性則是指多次測量之間電極電位重現程度.
電極的壽命
電極的壽命：是指電極保持其符合能斯特方程功能的時間.
電極壽命的影響因素：
①機械損傷.
②敏感膜受到化學腐蝕.
③連續使用在熱或者腐蝕性溶液中使用,壽命可能只有幾天甚至更短.正常使用通常可能達到1～2年.
電極的老化和中毒
電極的老化：是指電極使用一段時間后內阻增加,靈敏度下降的現象.表現為響應時間長,響應斜率降低,線性范圍變窄等,敏感膜失去活性現象.
原因 ：① 敏感膜中離子逐漸地溶解到溶液中,引起載體減少,交換電流變小.
②“晶格缺陷”的逐漸減少.溶液和敏感膜的離子交換使結晶中的“缺陷“趨向消失.
電極中毒：是指電極表面活性材料與試液中離子發生化學反應,導致電極對被測離子活度不再具有能斯特響應功能的現象.
對大多數的固膜電極可采用機械布輪拋光的辦法更新電極表面.即可恢復電極的正常功能.
參比電極性能及使用
參比電極(甘汞電極)性能
（1）裝置簡單,電極電位重現性好,在測量電勢時,即使有微量電流通過,電極電位保持恒定.
（2）在甘汞電極使用過程中,為了形成良好的恒定的液接電勢,要求氯化鉀溶液以一定的速度通過液接部位進行滲漏.以多孔陶瓷為液接部的甘汞電極,其滲漏速度每6h小時約為1滴.滲漏過快將引起甘汞電極電位漂移,過慢不能保證在液接部有良好的離子接觸,甚至增大甘汞電極的內阻.
當甘汞電極與待測液接觸時,若存在會浸蝕汞和甘汞,或能與KCl液起反應的物質,都將影響甘汞電極的電位.因此要防止待測液成分的回擴散,回擴散現象將使測定電位值漂移偏差.
防止回擴散方法
A、加置鹽橋,使回擴散的有害離子只能擴散到鹽橋溶液,而不能進入甘汞電極的內充液中.
B、甘汞電極的內參液要高出待測液面2cm 以上.
使用甘汞電極注意事項：
(1) 使用前,應注意觀察參比電極外觀,有無裂痕、接線是否良好?內充液是否灌滿至注入孔?有無氣泡?管內為飽和KCl溶液（GR級,雜質少,否則引起漂移）,并KCl溶液液面高于管內汞球體,管內有少量KCl結晶物.
(2) 使用前,應將電極注入孔的小橡皮塞取下,以維持一定的流速,并保持KCl 液面與待測液面的高度差.
(3) 用后立即清洗干凈液接部位,以防止堵塞.不用時在加液口和液接部套上橡膠帽.長期不用,應充滿內參液.在電極盒中或氯化鉀溶液中靜置保存.
氟電極法測定結果的影響因素
及其消除方法
1、影響因素
⑴ 溫度：因溫度對電極斜率有影響,
s =2.303RT/(niF) ,
并影響甘汞電極的電位.
所以要在恒溫下進行（被測溶液的溫度要一致）.
離子強度
離子選擇電極是根據能斯特方程測定溶液中離子的活度.而離子的活度等于活度系數與濃度的乘積.因此,電極電位與活度的校正曲線和電位與濃度的校正曲線是有差異的,這種差異性在高濃度范圍內尤其明顯.
溶液中某種離子的活度主要決定于溶液的離子強度.顯然,在溫度一定,離子強度一定時,離子的活度系數是一定的.
在實際工作中,采用在標準溶液和未知溶液中加入等量的高濃度惰性電解質,使標準溶液和試液的總離子強度相等,求得待測物質濃度.如在F-的測定中采用加入總離子強度調節緩沖液（TISAB）的方法.在加入TISAB后,可使電極在低濃度時響應時間縮短.
（total ion strength adjustment buffer , TISAB）
溶液的pH值
對于氟離子選擇電極,較佳的試劑酸度條件為pH 5 ~ 6.
pH
1、伏打電池：（負極—Zn、正極—Cu、電解液—H2SO4）
負極：Zn–2e-==Zn2+(氧化反應)正極： 2H++2e-==H2↑(還原反應)
離子方程式Zn + 2H+ == H2↑+ Zn2+
2、鐵碳電池：（負極—Fe、正極—C、電解液H2CO3弱酸性)
負極： Fe–2e-==Fe2+(氧化反應) 正極：2H++2e-==H2↑(還原反應)
離子方程式 Fe+2H+==H2↑+Fe2+ (析氫腐蝕)
3、鐵碳電池：（負極—Fe、正極—C、電解液 中性或堿性)
負極： 2Fe–4e-==2Fe2+(氧化反應) 正極：O2+2H2O+4e-==4(還原反應)
化學方程式2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2 (吸氧腐蝕)4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)32Fe(OH)3==Fe2O3 +3 H2O(鐵銹的生成過程)
4.鋁鎳電池：（負極—Al、正極—Ni電解液 NaCl溶液、O2)
負極： 4Al–12e-==4Al3+ (氧化反應)正極：3O2+6H2O+12e-==12 (還原反應)
化學方程式4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3(海洋燈標電池)
5、普通鋅錳干電池：(負極—Zn、正極—C 、電解液NH4Cl、MnO2的糊狀物)
負極：Zn–2e-==Zn2+ (氧化反應) 正極：2MnO2+2H++2e-==Mn2O3+H2O(還原反應)
化學方程式 Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑
6、堿性鋅錳干電池：（負極—Zn、正極—C、 電解液KOH 、MnO2的糊狀物）
負極： Zn + 2OH– 2e-== Zn(OH)2 (氧化反應)
正極：2MnO2 + 2H2O + 2e-==2MnOOH +2 OH－ （還原反應)
化學方程式Zn +2MnO2 +2H2O == Zn(OH)2+ MnOOH
7、銀鋅電池：(負極—Zn、正極--Ag2O、電解液NaOH )
負極 ：Zn+2OH––2e-== Zn(OH)2 (氧化反應)
正極 ：Ag2O + H2O + 2e-== 2Ag + 2 OH－(還原反應)
化學方程式Zn + Ag2O + H2O == Zn(OH)2 + 2Ag
8、鋁–空氣–海水（負極--鋁、正極--石墨、鉑網等能導電的惰性材料、電解液--海水）
負極 ：4Al－12e－==4Al3+ (氧化反應)
正極 ：3O2+6H2O+12e－==12OH－ （還原反應)
總反應式為： 4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3 （鉑網增大與氧氣的接觸面）
9、鎂---鋁電池（負極--Al、正極--Mg電解液KOH）
負極(Al)： 2Al + 8 OH–- 6e- ＝ 2AlO2–+4H2O (氧化反應)
正極(Mg）： 6H2O + 6e- ＝ 3H2↑+6OH–（還原反應)
化學方程式： 2Al + 2OH–+ 2H2O ＝ 2AlO2–+ 3H2
10、鋰電池一型：（負極--金屬鋰、正極--石墨、電解液LiAlCl4 -SOCl2）
負極 ：8Li －8e－＝8 Li + (氧化反應)
正極 ：3SOCl2＋8e－＝SO32－＋2S＋6Cl－ （還原反應)
化學方程式8Li＋ 3SOCl2 === Li2SO3 ＋ 6LiCl ＋ 2S，
二次電池（又叫蓄電池或充電電池）
1、鉛蓄電池：（負極—Pb正極—PbO2 電解液— 濃硫酸）
放電時負極： Pb－2e－＋SO42－=PbSO4(氧化反應)
正極： PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－=PbSO4＋2H2O(還原反應)
充電時陰極： PbSO4 + 2H+ ＋ 2e-==Pb+H2SO4(還原反應)
陽極： PbSO4 + 2H2O － 2e-== PbO2 + H2SO4 + 2H+(氧化反應)
總化學方程式Pb＋PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4+2H2O
2、鐵--鎳電池：（負極-- Fe 、正極—NiO 2、電解質溶液為KOH溶液）
放電時負極： Fe－2e—+ 2 OH– == Fe (OH)2 (氧化反應)
正極： NiO2 + 2H2O + 2e—== Ni(OH)2 + 2 OH–(還原反應)
充電時陰極： Fe (OH)2+ 2e—== Fe+ 2 OH– (還原反應)
陽極： Ni(OH)2 －2e—+ 2 OH– == NiO 2 + 2H2O (氧化反應)
總化學方程式 Fe + NiO 2+ 2H2O Fe (OH)2 + Ni(OH)2
3、LiFePO4電池（正極—LiFePO4，負極—石墨，含Li+導電固體為電解質）
放電時 負極： Li － e— ==Li + (氧化反應)
正極： FePO4 + Li+ + e—== LiFePO4 (還原反應)
充電時： 陰極： Li+ + e—== Li(還原反應)
陽極： LiFePO4－e—== FePO4 + Li+ (氧化反應)
總化學方程式FePO4 + Li LiFePO4
4、鎳--鎘電池（負極--Cd 、正極—NiOOH、電解質溶液為KOH溶液）
放電時負極： Cd －2e—+ 2 OH– == Cd(OH)2 (氧化反應)
Ni(OH)2+Cd(OH)2正極： 2NiOOH + 2e— + 2H2O == 2Ni(OH)2+ 2OH–(還原反應) 充電時陰極： Cd(OH)2+ 2e—==Cd + 2 OH–(還原反應)
陽極：2 Ni(OH)2 －2e—+ 2 OH– == 2NiOOH + 2H2O(氧化反應)
總化學方程式Cd + 2NiOOH + 2H2O Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2
5、氫--鎳電池：（負極-LaNi5儲氫合金、正極—NiOOH、電解質KOH+LiOH）
放電時 負極： LaNi5H 6－6e—+ 6OH–== LaNi5 + 6H2O (氧化反應)
正極： 6NiOOH +6e—+ 6H2O ==6 Ni(OH)2 + 6OH– (還原反應)
充電時 陰極： LaNi5 +6e—+ 6H2O== LaNi5H 6+ 6OH– (還原反應)
陽極： 6 Ni(OH)2－6e—+ 6OH–== 6NiOOH + 6H2O (氧化反應)
總化學方程式LaNi5H 6 + 6NiOOHLaNi5 + 6Ni(OH)2
6、高鐵電池：（負極—Zn、正極---石墨、電解質為浸濕固態堿性物質）
放電時 負極：3Zn －6e- + 6 OH–== 3 Zn(OH)2(氧化反應)
正極：2FeO42— +6e-+ 8H2O ==2 Fe (OH)3 + 10OH– (還原反應)
充電時 陰極：3Zn(OH)2 +6e-==3Zn + 6 OH– (還原反應)
陽極：2Fe(OH)3 －6e-+ 10OH–==2FeO42—+ 8H2O (氧化反應)
總化學方程式3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH
7、鋰電池二型（負極LiC6、正極含鋰的二氧化鈷LiCoO2、充電時LiCoO2中Li被氧化，
Li+還原以Li原子形式嵌入電池負極材料碳C6中，以LiC6表示）
放電時 負極:LiC6– xe- ＝ Li(1-x)C6+x Li+(氧化反應)
正極： Li（1-x)CoO2+xe-+x Li+ == LiCoO2 (還原反應)
充電時陰極： Li(1-x)C6 +x Li+ +xe- ＝LiC6 (還原反應)
陽極： LiCoO2 – xe-＝ Li(1-x)CoO2+x Li+(氧化反應)
總反應方程式 Li(1-x)CoO2 + LiC6 LiCoO2+Li(1-x)C6
法拉第常數為96487庫倫，代表1克當量物質在電化學反應中的電量。這一數值被稱為法拉第常數，用符號F表示，1F約等于96500C。
電池中的活性物質包括鉛（Pb）、鉛酸（PbO2）、水（H2O）和硫酸（H2SO4）。這些物質的重量比計算為：鉛（207.2）+鉛酸（239.2）+水（36）+硫酸（98）=674.4克。
根據法拉第定律，每克當量的活性物質提供電量為26.8安時（Ah）。由此，我們可以計算出釋放1Ah電量所需的活性物質量：鉛約為3.866克，鉛酸約為4.462克，硫酸約為3.658克，水約為0.672克。這表明在電池中，活性物質的使用量與電能的釋放量成正比。
高二電化學化學電極反應式需要背
無論是原電池還是電解池,陽極上總是發生氧化反應,陰極總是發生還原反應.在電極上誰應優先參與放電發生電極反應呢?其實這與一般氧化還原反應直接進行的道理完全一樣,也就是看誰的氧化性或還原性最強（考慮對象包括除惰性電極以外的電極材料、電極區內的溶液中離子,甚至氧化物、難溶鹽等物質）誰就優先參與電極反應.所以,陰極反應就考慮誰最容易得到電子,陽極反應就考慮誰最容易失去電子.
例2.寫出用銅作電極電解硫酸銅溶液的電極方程式、總反應方程式；再寫出用石墨電極電解硫酸溶液的電極方程式、總反應方程式.
解析：以銅作電極材料電解時,顯然在陽極區銅最容易失去電子,在陰極區以得到電子的能力最強.故有陽極,陰極.
二者相加可得總電解方程式得：cu（粗）＝cu（電解銅）,這就是銅的精煉.
石墨是惰性電極,不參與電極反應,僅考慮電解質溶液中離子（包括考慮濃度）的放電順序.陽極（石墨）：.
陰極（石墨）：
二者相加得總電解方程式得：
三.蓄電池的充電與放電關系
可充電電池（蓄電池）放電時相當于原電池,充電時相當于電解池.蓄電池放電時的電極反應與其充電時的電極反應也互為可逆（化學）反應
電化學電池指的是化學能與電能互相轉化的裝置，它可以分為原電池和電解池兩大類。原電池能自發地將化學能轉化為電能；電解池則需要消耗外部電源提供電能，使電池內部發生化學反應。很多電池當實驗條件改變時，原電池和電解池能相互轉化。
電化學電池是化學能與電能互相轉化的一種電化學反應器。如果自發地將化學能變成電能，這種電化學電池稱為原電池；如果實現電化學反應的能量由外電源供給，則這種電化學電池稱為電解池。原電池將化學能轉變為電能，電解池將電能轉變成化學能。每個電化學電池都由兩個稱之為電極的導體和與之接觸的電解質溶液構成。一支電極和與其相接觸的電解質溶液構成一個半電池，兩個半電池構成一個電化學電池。在電化學電池中，發生氧化反應的電極稱為陽極，發生還原反應的電極稱為陰極。
以上就是電化學電池的全部內容，電化學電池根據其工作原理和功能，可以分為以下兩大類：原電池：定義：由兩根電極插入電解質溶液中構成，用于將化學能轉化成電能。應用：為各種設備提供直流電源，同時電位分析法也是基于原電池原理，通過測量電極間的電位差來檢測物質濃度。電解池：定義：與原電池相反，內容來源于互聯網，信息真偽需自行辨別。如有侵權請聯系刪除。
