什么是电解质?电池内的电解质种类和作用

一、何为电解质?

浅说什么是电解质：电解质是溶于水溶液中或在熔融状态下就能够导电的化合物。根据其电离程度可分为强电解质和弱电解质，几乎全部电离的是强电解质，只有少部分电离的是弱电解质。 电解质都是以离子键或极性共价键结合的物质。化合物在溶解于水中或受热状态下能够解离成自由移动的离子。离子化合物在水溶液中或熔化状态下能导电;某些共价化合物也能在水溶液中导电，但也存在固体电解质，其导电性来源于晶格中离子的迁移。

二、电解质的种类

1.强电解质

强电解质一般有：强酸、强碱，活泼金属氧化物和大多数盐，如：硫酸、盐酸、碳酸钙、硫酸铜等。

2.强电解质

强电解质一般有：弱酸、弱碱，少部分盐，如：醋酸、一水合氨(NH3·H2O)、醋酸铅、氯化汞。另外，水是极弱电解质。

三、电池内的电解质种类

1.蓄电池

又名爱迪生电池铅电池是酸性电池，与其不同的是，铁镍电池的电解液是碱性氢氧化钾溶液，也就是碱性电池。它的正极氧化镍，负极氧化铁。化学反应的充放电电动势在1.3~1.4伏之间。它的优点是重量轻，寿命长，易于维护，缺点是效率低。

2.镉镍蓄电池

正极极氢氧化镍，负极极氢氧化镉，电解液为氢氧化钾溶液，充、放电化学反应具有轻、抗冲击、寿命长等优点，常用于小型电子设备。

3.银锌电池

正极极氧化银、负极极锌、氢氧化钾溶液。

银锌电池比能量大，能大电流放电，抗震动，可作为宇宙飞船、卫星、火箭等的电源。充放电次数可达到约100~150次循环。它的缺点是成本高，使用寿命短。

4.锌锰干电池

第一批还在大批量生产的原电池的制造。结构可分为柱面结构和叠层结构。具有使用方便，价格低廉，原料来源丰富，适于大规模自动化生产的特点。但是放电电压不够平稳，放电速率对容量的影响很大。适合中小功率及间歇放电使用。新的锌锰干电池采用高浓度氯化锌电解液，优良的二氧化锰粉和纸板浆层结构，使容量和寿命加倍，并且改善了密封性能。

5.碱锌锰电池

锌锰电池采用碱性电解液代替中性电解液。分为柱面和纽扣面。其优点是容量大，电压稳定，能连续放电大电流，能在-40℃的低温下工作。在特定的条件下，这种电池可以被充满几十次。

6.锌水银电池

罗宾是由美国人S.罗宾发明的，因此被称为电池。小型电池是最初发明的。纽扣式和圆柱式两种。释放电压稳定，可以作为对其要求较低的电压标准。其不利之处是低温性能差(只能在0℃以上使用)和汞有毒。锌水银电池逐渐被其它系列电池所取代。

7.锌气电池

将空气中的氧作为活性物质，使其大于容量。分为碱与中性两个系列，在结构上又分为湿与干两种。湿电池只有碱性的一种，用NaOH作电解液，价格便宜，多制成大容量(100安·小时以上)固定电池，用于铁路信号。而干电池又有碱性和中性之分。中空干电池的原料丰富，成本低，但只能在小电流下运行。碱式空气干电池大电流放电比能量大，连续放电比间歇放电性能好。空气干电池受环境湿度的影响，寿命短，可靠性差，不能在密封状态下使用。

8.固态电解液电池

采用固态离子导体作为电解液，分为高温和常温。有钠硫的高温电池，能大电流工作。常温银碘电池，0.6伏电压，价格昂贵，尚未投入使用。采用锂碘电池，电压为2.7伏。该电池可靠性高，适用于心脏起搏器。但是电池的放电电流只有微安级。

9.锂电池

用锂作负极的电池这是60年代以后开发的一种高能量电池。根据所使用的电解质可分为：①高温熔融盐型锂电池;②有机电解质锂电池;③非水电解无机锂电池;④固体电解质锂电池;⑤锂电池。锂电体的优点是单电池电压高，比能量大，贮存寿命长(可达10年)，具有良好的高低温性能，可在-40~150℃下使用。这种方法的缺点是成本过高，还有电压滞后和安全问题有待改进。

10.存电池。

活化的方法有两种，一种是将电解液与电极分开储存，在使用前将电解液注入蓄电池中进行活化，例如海水镁电池、蓄电池和锌银电池。二是采用熔融盐电解液，在常温下电解液不导电，使用前先点上加热剂，使电解液快速熔化并激活，称为热电池。这类电池以钙、镁或锂合金为负极，KCl和LiCl的低共熔体为电解质，CaCrO4、pbSO4或V2O5等为正极，用锆粉或铁粉作加热剂。完全密封结构(10年以上)可长期保存。蓄电池是适合特殊用途的。

11.准化电池

其中以惠斯顿标准电池最为著名，它分为饱和型和非饱和型。它的标准电动势是1.01864伏(20摄氏度)。非饱和态电压的温度系数约为饱和态的1/4。

12.式锌锰干电池

包括锌柱，电糊层，二氧化锰正极，炭棒，铜帽等。外部一层是锌棒，它既是电池负极，又是容器，在放电时会逐渐溶解;中间是碳棒，它起着聚集电流的作用;而这一层的碳棒则是由一种导电材料(石墨或乙炔黑)和一种深棕色或黑色的二氧化锰粉末(石墨或乙炔黑)组成的混合物，它与碳棒一起构成电池的正极体，也称为炭包。为了防止水分蒸发，电池上部用石蜡或沥青封住。锌-锰干电池在Zn→Zn2++2e的作用下，其电极反应为锌极。

13.纸-锌-锰电池

基于糊式锌锰干电池进行了改进。采用70~100微米厚的高质量无金属杂质牛皮纸为基材，经调整后的面糊涂布于面糊上，然后烘干，制成纸板，取代糊式锌锰干电池中的面糊电解质层。纸式锌-锰干电池的实际放电容量是普通糊式锌-锰干电池的2~3倍。写着“高性能”的干电池大部分都是纸板型的。

14.　碱锌锰干电池。

它的电解质是由汞齐化锌粉、35%氢氧化钾水溶液和部分钠-羧甲基酯纤维素经糊化制成。碱性锌-锰干电池由于氢氧化钾溶液凝固点低，内阻小，所以能在-20℃温度下工作，并能大电流放电。碱式锌锰干电池可充放40次以上，但充电前不能进行深度放电(保持容量的60%~70%)，且需严格控制充电电流和充电期电压。

15.锌锰复合干电池

多个结构紧凑、扁平形状的单体电池叠在一起形成一个整体。每个单体电池都是由塑料外壳，锌皮，导电膜，隔膜纸，炭饼(电极)组成。膜纸是用来吸收电解液的一种浆状纸，其表面有淀粉层，粘在锌皮的上面;膜纸上是炭饼。薄膜纸就像干电池的糊面层，起着隔离锌皮负极和炭饼正极的作用。层叠式锌锰干电池省去了圆筒形糊式干电池串联的麻烦，结构紧凑，体积小，比容量大，但贮存寿命短，且内阻大，因此放电电流不能太大。

16.碱蓄电池

相对于同容量的铅蓄电池，它体积小，寿命长，可以大电流放电，但成本高。按照极板活性材料，碱性蓄电池分为铁镍、镉镍、锌银蓄电池等系列。碱性蓄电池的工作原理，以镉镍蓄电池为例，当蓄电池极板的活性物质被充入后，正极板为氢氧化镍(Ni(OH)3)，负极板为金属镉(Cd);当放电结束时，正极板变为氢氧化亚镍(OH2)，负极板变为氢氧化镉(Cd)2，电解液中多选用氢氧化钾(KOH)溶液。

17.金属-空气电池。

用空气中的氧气作为正极活性物质，用金属作为负极活性物质的高能电池。所用金属一般为镁，铝，锌，镉，铁等;电解质为水溶液。就是锌?气动电池已经成为成熟产品。

由于空气没有计算在电池重量内，所以金属-空气电池有很高的比能量。锌?目前生产的空气电池比能量最大，达到400瓦特/小时/公斤(Wh/kg)，是一种高性能中功率电池，正在向高功率电池发展。现有的金属-空气电池主要是一次电池;二次金属-空气电池是通过更换金属电极来实现机械再充电的。因为金属-空气电池在工作时需要持续提供空气，所以它不能在密封或缺乏空气的环境下工作。另外，电池内电解液容易受到空气湿度的影响而导致电池性能下降;空气中的氧通过空气电极扩散到金属电极上，腐蚀电池，从而产生自放电。