PDF《开路电压及其影响因素》

作者简介 : 王力臻 ,男,1964 年10 月生 ,硕士 ,副教授 项民,女 ,1966 年生 ,硕士 ,讲师 谷书华 ,女,1969 年生 ,工程师 王海军 ,男,1973 年生 ,助教 第29 卷第4期电池Vol.

29 , No.

4 1999 年8月BATTERY BIMON THL Y Aug.

1999 ・ 技术交流・ [编者按] :开路电压、 负荷电压及短路电流是各类电池的特征参数 ,也是共性的基础理论问题 ,还是实际 生产中离不开的检验指标.但很多技术人员对这

3 个参数的认识并不全面 ,故我们约请郑州轻工学院 王力臻同志发表系列文章 ,内容切合实际 ,希望对读者能有所帮助. 开路电压及其影响因素 Open Circuit Voltage and Its Effect Factors 郑州轻工业学院化工系(河南 450002) Department of Chemical Engineering ,Zhengzhou Institute of Light Industry ,Henan

450002 王力臻 Wang Lizhen 项民Xiang Min 谷书华 Gu Shuhua 王海军 Wang Haijun 摘要通过比较平衡电位和稳定电位的区别 ,进一步阐述了电池的电动势与开路电压的本质区别.讨论 了各类锌锰电池开路电压的构成及其影响因素 ,以及生产过程中常见的开路电压问题. 关键词 :电位 开路电压 锌锰电池 分类号 : TM91011 Abstract It explained that there were differences between equilibrium potential and stable potential by studying of nature of potential and formation process of electrode potential. Furthermore ,there was an essential distinction between electromotive force and open circuit voltage(OCV) . OCV of different kinds of Zn/ MnO2 batteries and its effecting factors as well as common problems of OCV in production process were discussed. Key words :Potential Open Circuit Voltage(OCV) Zn/ MnO2 Batteries 前言 开路电压及其影响因素是一个老生常谈的话题. 开路电压仅是电池体系的一个特征参数 ,不同的电池 体系其开路电压也是不同的 ,如 :锌锰电池的开路电压 一般在 115~118V 之间、 铅酸电池的开路电压一般在 2100~2125V 之间 ,而镉镍、 氢镍电池的开路电压一般 在1120~1125V 之间.但在实际工作中 ,常遇到有关 开路电压受条件变化表现出的不同现象 ,特别是电压 偏低或波动 ,使人们对开路电压的理解产生偏离.本 文试图从电极电位建立的角度出发 ,重点以各类锌锰 电池为例 ,讨论开路电压的本质及其影响因素. ? 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

1 电极电位的建立 电极电位建立主要取决于界面层中离子双电层的 形成.在实际的电化学体系中 ,溶液成分比较复杂 ,溶 液内常含有氧化剂.如 :锌锰电池用的 NH4Cl - ZnCl2 体系 ,因其水解作用使溶液内存在有氧化剂 ― ― ― 氢离子 (H+ ) ,这时在两相界面上除进行锌的沉积与溶解以外 , 还存在另一对电极反应 ,即氢的析出与氧化 ,达到稳态 时 ,所建立的电极电位是稳定电位 ,而不是平衡电位. 稳定电位的建立过程为 :首先是锌发生的氧化反 应 ,进行锌的溶解 ,而发生的还原反应除锌沉积外 ,还 有氢离子的还原即氢的析出 ,当氢原子在锌表上产生 后 ,又会发生氧化反应转化为氢离子 ,并进入溶液. 电极上同时存在着

4 个反应 ,达到稳态时 ,电荷从 金属迁移到溶液和从溶液迁移到金属的速度相等 ,即 电荷转移达到平衡 ,而物质转移并不平衡 ,这是因为在 总的电极反应过程中 ,锌的溶解速度与沉积速度不相 等 ,氢的氧化与还原速度也不相等 ,这时所建立的稳定 电位是一个不可逆的电位 ,其数值不能用能斯特方程 计算出来 ,只能由实验来测定.稳定电位反映电极体 系的动力学特性.