电化学电池？电化学储能电池主要有铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池和液流电池四种核心类型，各自适配不同应用场景。1. 铅酸电池以铅及其氧化物为电极，硫酸溶液为电解液的传统电池。技术成熟度与低成本使其在汽车启动电源、UPS领域占据主流，但能量密度低、循环寿命约500次的特性限制了在长时储能中的应用，退役电池酸液处理不当可能引发环境风险。那么，电化学电池？一起来了解一下吧。
有关电极的概念
离子选择性电极(ISE)：对某种特定的离子,具有选择性响应.它能将溶液中特定的离子含量转换成相应的电位,从而实现化学量→电学量的转换,而对溶液中的离子浓度进行测量.
指示电极：电极电位与溶液中待测离子活度（或浓度）呈Nernst响应的电极称为指示电极.在氟化物测定的离子选择电极法中氟电极为指示电极.
参比电极：是指在温度一定的条件下,电极电位已知,且不随待测溶液的组成改变而改变.在氟化物测定的离子选择电极法中甘汞电极为参比电极
测定氟化物的有关技术
氟电极的膜电位是随试液中氟离子活度的变化而变化,这种响应在一定的活度区间内电位和活度之间符合Nernst方程.其方程式为：
T= 273.15 + t(被测液温度) ,ni＝
aF = r ·ρF , r 为活度系数,当在稀电解质溶液中r≈1, ρF为被测离子浓度.
所以,在稀溶液中活度与浓度接近,由式(1)可见,电位E与 -log aF 或 -log ρF成直线关系,因此可以通过测定E值,可求出aF或ρF .
离子选择电极的特征参数
电极的选择性事实上,所有的离子电极在不同程度上受到干扰离子的影响.只有那些对待测离子具有选择性响应的电极才具有实际应用价值.因此,选择性是离子电极最重要的性能指标之一.电极的选择性用选择性系数来描述.
在考虑共存离子干扰影响时,可以由修正的Nernst方程式来表示电极电位.
线性范围和检测下限
⑴ 线性范围：各种离子电极在一定的条件下,其电极电位与待测离子活度间符合Nernst关系.所得到的E -log(ai)曲线中直线部分所对应的浓度范围称为ISE的线性范围.
⑵ 检测下限：表明离子选择电极可进行有效测量待测离子的最低浓度.目前大多数商品电极的检测下限为1×10-7～1×10-5mol/L.
影响检测下限的因素
①主要因素是电极膜活性物质在溶液中的溶解度,即测定下限不能低于电极膜活性物质的溶解度.
②测试方法和溶液的组成.
③电极的预处理及搅拌速度等.
电极斜率s
在线性范围内,当待测离子的活度变化一个数量级时所引起的电极电位变化值（mV）称为该电极对所给定离子的斜率,即为E-logai曲线的斜率 .
理论值：表示为s = 2.303RT/(niF).反映了被测离子的活度变化10倍时,膜电极将其转换为电位的能力,25℃时一价离子为59.16mV.在实际应用时由于电极性能变化,电极的斜率会偏离理论值.若电极的斜率过低,将增大测量的误差.
判断：一般认为电极的实测s达到理论值的90%以上可认为质量较好,小于70%则认为电极不合格
响应时间及稳定性
响应时间：指电极浸入试液后达到稳定电位（±1mv ）所需时间.一般几秒至几分钟不等.电极响应时间及稳定性的影响因素：
①与电极膜本身结构、性质、溶解度、厚度、光洁度等有关.
②与待测液的浓度有关.
③与被测离子到达电极表面的速度有关：搅拌溶液可加速被测离子到达电极表面的速率,从而加快电极达到平衡的时间.所以在测量为未知溶液时,应该与标准品在同一搅拌速度下进行.
④与共存离子的种类和浓度有关：当共存于被测液中的离子为不干扰离子时,它的存在能缩短响应时间,当共存离子为干扰离子时,将增加响应时间.
温度：温度升高时,将缩短电极的响应时间.加快离子交换速度,降低内阻,加快电荷在膜内传导.
稳定性：是指电极保持在恒温条件下,E值可在多长时间内保持恒定.用漂移程度和重现性来衡量.
漂移：是指在恒定组成和温度的溶液中,膜电极与参比电极构成的电池的电位随时间而缓慢有序变化程度.
重现性：电极的重现性则是指多次测量之间电极电位重现程度.
电极的寿命
电极的寿命：是指电极保持其符合能斯特方程功能的时间.
电极寿命的影响因素：
①机械损伤.
②敏感膜受到化学腐蚀.
③连续使用在热或者腐蚀性溶液中使用,寿命可能只有几天甚至更短.正常使用通常可能达到1～2年.
电极的老化和中毒
电极的老化：是指电极使用一段时间后内阻增加,灵敏度下降的现象.表现为响应时间长,响应斜率降低,线性范围变窄等,敏感膜失去活性现象.
原因 ：① 敏感膜中离子逐渐地溶解到溶液中,引起载体减少,交换电流变小.
②“晶格缺陷”的逐渐减少.溶液和敏感膜的离子交换使结晶中的“缺陷“趋向消失.
电极中毒：是指电极表面活性材料与试液中离子发生化学反应,导致电极对被测离子活度不再具有能斯特响应功能的现象.
对大多数的固膜电极可采用机械布轮抛光的办法更新电极表面.即可恢复电极的正常功能.
参比电极性能及使用
参比电极(甘汞电极)性能
（1）装置简单,电极电位重现性好,在测量电势时,即使有微量电流通过,电极电位保持恒定.
（2）在甘汞电极使用过程中,为了形成良好的恒定的液接电势,要求氯化钾溶液以一定的速度通过液接部位进行渗漏.以多孔陶瓷为液接部的甘汞电极,其渗漏速度每6h小时约为1滴.渗漏过快将引起甘汞电极电位漂移,过慢不能保证在液接部有良好的离子接触,甚至增大甘汞电极的内阻.
当甘汞电极与待测液接触时,若存在会浸蚀汞和甘汞,或能与KCl液起反应的物质,都将影响甘汞电极的电位.因此要防止待测液成分的回扩散,回扩散现象将使测定电位值漂移偏差.
防止回扩散方法
A、加置盐桥,使回扩散的有害离子只能扩散到盐桥溶液,而不能进入甘汞电极的内充液中.
B、甘汞电极的内参液要高出待测液面2cm 以上.
使用甘汞电极注意事项：
(1) 使用前,应注意观察参比电极外观,有无裂痕、接线是否良好?内充液是否灌满至注入孔?有无气泡?管内为饱和KCl溶液（GR级,杂质少,否则引起漂移）,并KCl溶液液面高于管内汞球体,管内有少量KCl结晶物.
(2) 使用前,应将电极注入孔的小橡皮塞取下,以维持一定的流速,并保持KCl 液面与待测液面的高度差.
(3) 用后立即清洗干净液接部位,以防止堵塞.不用时在加液口和液接部套上橡胶帽.长期不用,应充满内参液.在电极盒中或氯化钾溶液中静置保存.
氟电极法测定结果的影响因素
及其消除方法
1、影响因素
⑴ 温度：因温度对电极斜率有影响,
s =2.303RT/(niF) ,
并影响甘汞电极的电位.
所以要在恒温下进行（被测溶液的温度要一致）.
离子强度
离子选择电极是根据能斯特方程测定溶液中离子的活度.而离子的活度等于活度系数与浓度的乘积.因此,电极电位与活度的校正曲线和电位与浓度的校正曲线是有差异的,这种差异性在高浓度范围内尤其明显.
溶液中某种离子的活度主要决定于溶液的离子强度.显然,在温度一定,离子强度一定时,离子的活度系数是一定的.
在实际工作中,采用在标准溶液和未知溶液中加入等量的高浓度惰性电解质,使标准溶液和试液的总离子强度相等,求得待测物质浓度.如在F-的测定中采用加入总离子强度调节缓冲液（TISAB）的方法.在加入TISAB后,可使电极在低浓度时响应时间缩短.
（total ion strength adjustment buffer , TISAB）
溶液的pH值
对于氟离子选择电极,较佳的试剂酸度条件为pH 5 ~ 6.
pH
1、伏打电池：（负极—Zn、正极—Cu、电解液—H2SO4）
负极：Zn–2e-==Zn2+(氧化反应)正极： 2H++2e-==H2↑(还原反应)
离子方程式Zn + 2H+ == H2↑+ Zn2+
2、铁碳电池：（负极—Fe、正极—C、电解液H2CO3弱酸性)
负极： Fe–2e-==Fe2+(氧化反应) 正极：2H++2e-==H2↑(还原反应)
离子方程式 Fe+2H+==H2↑+Fe2+ (析氢腐蚀)
3、铁碳电池：（负极—Fe、正极—C、电解液 中性或碱性)
负极： 2Fe–4e-==2Fe2+(氧化反应) 正极：O2+2H2O+4e-==4(还原反应)
化学方程式2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2 (吸氧腐蚀)4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)32Fe(OH)3==Fe2O3 +3 H2O(铁锈的生成过程)
4.铝镍电池：（负极—Al、正极—Ni电解液 NaCl溶液、O2)
负极： 4Al–12e-==4Al3+ (氧化反应)正极：3O2+6H2O+12e-==12 (还原反应)
化学方程式4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3(海洋灯标电池)
5、普通锌锰干电池：(负极—Zn、正极—C 、电解液NH4Cl、MnO2的糊状物)
负极：Zn–2e-==Zn2+ (氧化反应) 正极：2MnO2+2H++2e-==Mn2O3+H2O(还原反应)
化学方程式 Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑
6、碱性锌锰干电池：（负极—Zn、正极—C、 电解液KOH 、MnO2的糊状物）
负极： Zn + 2OH– 2e-== Zn(OH)2 (氧化反应)
正极：2MnO2 + 2H2O + 2e-==2MnOOH +2 OH－ （还原反应)
化学方程式Zn +2MnO2 +2H2O == Zn(OH)2+ MnOOH
7、银锌电池：(负极—Zn、正极--Ag2O、电解液NaOH )
负极 ：Zn+2OH––2e-== Zn(OH)2 (氧化反应)
正极 ：Ag2O + H2O + 2e-== 2Ag + 2 OH－(还原反应)
化学方程式Zn + Ag2O + H2O == Zn(OH)2 + 2Ag
8、铝–空气–海水（负极--铝、正极--石墨、铂网等能导电的惰性材料、电解液--海水）
负极 ：4Al－12e－==4Al3+ (氧化反应)
正极 ：3O2+6H2O+12e－==12OH－ （还原反应)
总反应式为： 4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3 （铂网增大与氧气的接触面）
9、镁---铝电池（负极--Al、正极--Mg电解液KOH）
负极(Al)： 2Al + 8 OH–- 6e- ＝ 2AlO2–+4H2O (氧化反应)
正极(Mg）： 6H2O + 6e- ＝ 3H2↑+6OH–（还原反应)
化学方程式： 2Al + 2OH–+ 2H2O ＝ 2AlO2–+ 3H2
10、锂电池一型：（负极--金属锂、正极--石墨、电解液LiAlCl4 -SOCl2）
负极 ：8Li －8e－＝8 Li + (氧化反应)
正极 ：3SOCl2＋8e－＝SO32－＋2S＋6Cl－ （还原反应)
化学方程式8Li＋ 3SOCl2 === Li2SO3 ＋ 6LiCl ＋ 2S，
二次电池（又叫蓄电池或充电电池）
1、铅蓄电池：（负极—Pb正极—PbO2 电解液— 浓硫酸）
放电时负极： Pb－2e－＋SO42－=PbSO4(氧化反应)
正极： PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－=PbSO4＋2H2O(还原反应)
充电时阴极： PbSO4 + 2H+ ＋ 2e-==Pb+H2SO4(还原反应)
阳极： PbSO4 + 2H2O － 2e-== PbO2 + H2SO4 + 2H+(氧化反应)
总化学方程式Pb＋PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4+2H2O
2、铁--镍电池：（负极-- Fe 、正极—NiO 2、电解质溶液为KOH溶液）
放电时负极： Fe－2e—+ 2 OH– == Fe (OH)2 (氧化反应)
正极： NiO2 + 2H2O + 2e—== Ni(OH)2 + 2 OH–(还原反应)
充电时阴极： Fe (OH)2+ 2e—== Fe+ 2 OH– (还原反应)
阳极： Ni(OH)2 －2e—+ 2 OH– == NiO 2 + 2H2O (氧化反应)
总化学方程式 Fe + NiO 2+ 2H2O Fe (OH)2 + Ni(OH)2
3、LiFePO4电池（正极—LiFePO4，负极—石墨，含Li+导电固体为电解质）
放电时 负极： Li － e— ==Li + (氧化反应)
正极： FePO4 + Li+ + e—== LiFePO4 (还原反应)
充电时： 阴极： Li+ + e—== Li(还原反应)
阳极： LiFePO4－e—== FePO4 + Li+ (氧化反应)
总化学方程式FePO4 + Li LiFePO4
4、镍--镉电池（负极--Cd 、正极—NiOOH、电解质溶液为KOH溶液）
放电时负极： Cd －2e—+ 2 OH– == Cd(OH)2 (氧化反应)
Ni(OH)2+Cd(OH)2正极： 2NiOOH + 2e— + 2H2O == 2Ni(OH)2+ 2OH–(还原反应) 充电时阴极： Cd(OH)2+ 2e—==Cd + 2 OH–(还原反应)
阳极：2 Ni(OH)2 －2e—+ 2 OH– == 2NiOOH + 2H2O(氧化反应)
总化学方程式Cd + 2NiOOH + 2H2O Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2
5、氢--镍电池：（负极-LaNi5储氢合金、正极—NiOOH、电解质KOH+LiOH）
放电时 负极： LaNi5H 6－6e—+ 6OH–== LaNi5 + 6H2O (氧化反应)
正极： 6NiOOH +6e—+ 6H2O ==6 Ni(OH)2 + 6OH– (还原反应)
充电时 阴极： LaNi5 +6e—+ 6H2O== LaNi5H 6+ 6OH– (还原反应)
阳极： 6 Ni(OH)2－6e—+ 6OH–== 6NiOOH + 6H2O (氧化反应)
总化学方程式LaNi5H 6 + 6NiOOHLaNi5 + 6Ni(OH)2
6、高铁电池：（负极—Zn、正极---石墨、电解质为浸湿固态碱性物质）
放电时 负极：3Zn －6e- + 6 OH–== 3 Zn(OH)2(氧化反应)
正极：2FeO42— +6e-+ 8H2O ==2 Fe (OH)3 + 10OH– (还原反应)
充电时 阴极：3Zn(OH)2 +6e-==3Zn + 6 OH– (还原反应)
阳极：2Fe(OH)3 －6e-+ 10OH–==2FeO42—+ 8H2O (氧化反应)
总化学方程式3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH
7、锂电池二型（负极LiC6、正极含锂的二氧化钴LiCoO2、充电时LiCoO2中Li被氧化，
Li+还原以Li原子形式嵌入电池负极材料碳C6中，以LiC6表示）
放电时 负极:LiC6– xe- ＝ Li(1-x)C6+x Li+(氧化反应)
正极： Li（1-x)CoO2+xe-+x Li+ == LiCoO2 (还原反应)
充电时阴极： Li(1-x)C6 +x Li+ +xe- ＝LiC6 (还原反应)
阳极： LiCoO2 – xe-＝ Li(1-x)CoO2+x Li+(氧化反应)
总反应方程式 Li(1-x)CoO2 + LiC6 LiCoO2+Li(1-x)C6
法拉第常数为96487库伦，代表1克当量物质在电化学反应中的电量。这一数值被称为法拉第常数，用符号F表示，1F约等于96500C。
电池中的活性物质包括铅（Pb）、铅酸（PbO2）、水（H2O）和硫酸（H2SO4）。这些物质的重量比计算为：铅（207.2）+铅酸（239.2）+水（36）+硫酸（98）=674.4克。
根据法拉第定律，每克当量的活性物质提供电量为26.8安时（Ah）。由此，我们可以计算出释放1Ah电量所需的活性物质量：铅约为3.866克，铅酸约为4.462克，硫酸约为3.658克，水约为0.672克。这表明在电池中，活性物质的使用量与电能的释放量成正比。
高二电化学化学电极反应式需要背
无论是原电池还是电解池,阳极上总是发生氧化反应,阴极总是发生还原反应.在电极上谁应优先参与放电发生电极反应呢?其实这与一般氧化还原反应直接进行的道理完全一样,也就是看谁的氧化性或还原性最强（考虑对象包括除惰性电极以外的电极材料、电极区内的溶液中离子,甚至氧化物、难溶盐等物质）谁就优先参与电极反应.所以,阴极反应就考虑谁最容易得到电子,阳极反应就考虑谁最容易失去电子.
例2.写出用铜作电极电解硫酸铜溶液的电极方程式、总反应方程式；再写出用石墨电极电解硫酸溶液的电极方程式、总反应方程式.
解析：以铜作电极材料电解时,显然在阳极区铜最容易失去电子,在阴极区以得到电子的能力最强.故有阳极,阴极.
二者相加可得总电解方程式得：cu（粗）＝cu（电解铜）,这就是铜的精炼.
石墨是惰性电极,不参与电极反应,仅考虑电解质溶液中离子（包括考虑浓度）的放电顺序.阳极（石墨）：.
阴极（石墨）：
二者相加得总电解方程式得：
三.蓄电池的充电与放电关系
可充电电池（蓄电池）放电时相当于原电池,充电时相当于电解池.蓄电池放电时的电极反应与其充电时的电极反应也互为可逆（化学）反应
电化学电池指的是化学能与电能互相转化的装置，它可以分为原电池和电解池两大类。原电池能自发地将化学能转化为电能；电解池则需要消耗外部电源提供电能，使电池内部发生化学反应。很多电池当实验条件改变时，原电池和电解池能相互转化。
电化学电池是化学能与电能互相转化的一种电化学反应器。如果自发地将化学能变成电能，这种电化学电池称为原电池；如果实现电化学反应的能量由外电源供给，则这种电化学电池称为电解池。原电池将化学能转变为电能，电解池将电能转变成化学能。每个电化学电池都由两个称之为电极的导体和与之接触的电解质溶液构成。一支电极和与其相接触的电解质溶液构成一个半电池，两个半电池构成一个电化学电池。在电化学电池中，发生氧化反应的电极称为阳极，发生还原反应的电极称为阴极。
以上就是电化学电池的全部内容，电化学电池根据其工作原理和功能，可以分为以下两大类：原电池：定义：由两根电极插入电解质溶液中构成，用于将化学能转化成电能。应用：为各种设备提供直流电源，同时电位分析法也是基于原电池原理，通过测量电极间的电位差来检测物质浓度。电解池：定义：与原电池相反，内容来源于互联网，信息真伪需自行辨别。如有侵权请联系删除。
