网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

科研—电池放电结束时电压为V1,静置后电压为V2,为什么V2大于V1

0
分享至

首先有结论:V2要大于V1,是因为在放电过程中,有极化的产生。而在断电之后,极化消失,导致电压上升。

具体的过程分析如下:

第一步,弄懂什么是极化?

当电池有电流通过,使电位偏离了平衡电位的现象,称为电池极化。过电势就是实际电势与平衡电势的差值,被用来衡量极化的程度。

电池极化的原因在于电极反应的各个步骤存在阻力。

极化可以分成三种:电化学极化、浓差极化和欧姆极化。

1、电化学极化也称活化极化,是由于正负极活性物质发生的电化学反应速率小于电子运动速率引起的极化,响应时间微秒级;

2、浓差极化是由于反应物消耗引起电极表面得不到及时补充(或是某种产物在电极表面积累,不能及时疏散),例如氢在电池正极的积累,导致电极电势偏离通电前按总体浓度计算的平均值,响应时间秒级;

3、欧姆极化是由于电解液、电极材料、隔膜电阻以及各种组成零件之间存在的接触电阻所引起的极化,瞬时发生。

以上三种极化是电化学反应的阻力。电池的内阻为欧姆内阻、电化学极化内阻与浓度极化内阻之和。

第二步,弄懂电极表面发生了什么反应?

电极系统的上发生的电化学反应复杂,以O+ne-=R为例子,电极反应如下图所示。

1.电解液的液相传质步骤:反应物由本体溶液向着电极表面区域传递。

2.电化学步骤(电子转移步骤):反应物在电极表面进行得电子或失电子的反应而生成产物。

3.生成新相步骤:反应产物离开电极表面区域向本体溶液扩散,或反应产物生成新相。

当电极反应中电荷平衡,物质平衡时,会在金属/溶液界面建立起一个不变的电位差,这个电位差就是电极的平衡电位。

当有外电流通过的时候,会打破这种平衡状态,使得电极的电位发生变化。

如下图所示:当电流通过外电路已经达到正极时,Li+来不及抵达电极表面区域,Li+在电极表面的浓度将小于电解液中的浓度,就好像将正极放入了一个浓度更小的溶液中一样。这个时候,大量的电子在正极表面堆积,使得负电荷过多,因而正极的电位会下降。这种现象称之为浓度极化。

如下图所示:当电流通过外电路已经达到正极时,Li+通过扩散也能够及时抵达电极表面区域。但是电极反应需要一定的活化能,导致电极反应速度较慢,从而在正极中积累了大量的负电荷,正极的电位有所下降。这种由于电化学反应本身的迟缓性引起的极化称之为电化学极化。

综上所述,正极的极化导致正极的电位降低。同理可得,负级的极化使得负级的电位升高。

第三步,结合电池电压时间曲线进行分析

如下图所示,将电池中的欧姆电阻独立出来,在测试的时候欧姆电阻会产生一个反向的电压,测试出结果为:V测试=V电池-VΩ

当电路中没有电流的时候,欧姆电阻不会产生一个反向的电压,此时测试出来的结果为:V测试=V电池

结合下图锂离子电池的放电时间曲线来看,在断电后的一瞬间,电池的电压会有一个突然的上升,这是因为欧姆极化被消除。在随后的静置过程中,由于有了足够多的时间,Li+能够慢慢扩散到电极表面,消耗掉积累下来的负电荷,使得电极表面的状态重新平衡,正极的电压上升。同理,充足的时间会使得电极反应进行完全,消耗掉积累下来的负电荷。

在静置过程中,浓差极化和电化学极化都逐渐被消除,正极的电压上升,负极的电压下降,全电池的电压变大。故V2大于V1。

以上内容为电池人阅读文献、报告、文章后的总结,写作的目的是为了传递更多的知识,为此感谢前辈们的研究,为我们后来者的学习提供了便利!

“我相信科学技术的难关都将被一步步攻克,因为我们站在巨人的肩膀上,也奋力在成为巨人。”

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
前华为“天才少年”李博杰公开吐槽DeepSeek面试:流程拖沓、被面试官质疑抄代码

前华为“天才少年”李博杰公开吐槽DeepSeek面试:流程拖沓、被面试官质疑抄代码

金融界
2026-07-07 10:02:26
网友南京夫子庙偶遇佟丽娅母子俩,她素颜出镜,本人又瘦又漂亮

网友南京夫子庙偶遇佟丽娅母子俩,她素颜出镜,本人又瘦又漂亮

可乐谈情感
2026-07-07 08:23:48
周深造型引争议,挑战传统审美偏见

周深造型引争议,挑战传统审美偏见

花颜蕴韵
2026-07-01 23:01:34
1958年,李锐问毛主席:您在农村长大,相信一亩地产几万斤粮食?

1958年,李锐问毛主席:您在农村长大,相信一亩地产几万斤粮食?

文史季季红
2026-07-04 10:15:03
别吹梅里诺了!西班牙晋级头号大腿!世界杯全靠他扛着

别吹梅里诺了!西班牙晋级头号大腿!世界杯全靠他扛着

澜归序
2026-07-07 06:36:52
“你以为你是谁?”被孤立的挪威足球

“你以为你是谁?”被孤立的挪威足球

有马体育
2026-07-06 09:46:29
为什么爸爸一般不支持补课,而妈妈都对补课很积极?

为什么爸爸一般不支持补课,而妈妈都对补课很积极?

育儿教育日记
2026-07-07 08:08:28
男篮世预赛:韩国2分险胜压哨晋级 日本队疑似放水坑惨中国队?

男篮世预赛:韩国2分险胜压哨晋级 日本队疑似放水坑惨中国队?

篮球快餐车
2026-07-06 20:45:27
Here we go!罗马诺:马竞签下李刚仁,转会费约4000万欧

Here we go!罗马诺:马竞签下李刚仁,转会费约4000万欧

懂球帝
2026-07-06 20:29:30
葬礼上,梅德韦杰夫连出三记毒招,给中国挖坑,伊朗接招必死

葬礼上,梅德韦杰夫连出三记毒招,给中国挖坑,伊朗接招必死

黑鹰观军事
2026-07-06 14:37:38
嫁78岁法国老头水落石出后,42岁李宇春现状曝光,原来李晨没说谎

嫁78岁法国老头水落石出后,42岁李宇春现状曝光,原来李晨没说谎

小正说娱乐
2026-07-07 08:56:39
扎心了!车企新规禁止车主撕膜验车,防止高额索赔,宁可推迟交付

扎心了!车企新规禁止车主撕膜验车,防止高额索赔,宁可推迟交付

火山詩话
2026-07-06 10:35:23
一个毫无征兆的“黑社会”老二

一个毫无征兆的“黑社会”老二

天下说法
2026-07-07 01:34:56
痛悼 | 著名表演艺术家李崇善去世!经典角色成为一代人的记忆

痛悼 | 著名表演艺术家李崇善去世!经典角色成为一代人的记忆

天津广播
2026-07-06 23:47:30
终于有经济学家批评体制内退休金太高、加剧代际矛盾,评论区炸锅

终于有经济学家批评体制内退休金太高、加剧代际矛盾,评论区炸锅

慧翔百科
2026-06-23 08:47:02
中国真正的贵族:富贵传承17代,上海有千套房产,子女进哈佛读书

中国真正的贵族:富贵传承17代,上海有千套房产,子女进哈佛读书

微野谈写作
2026-07-05 16:30:06
特朗普也救不了美国队!比利时4:1战胜美国;特朗普曾称比利时赢了就是有黑幕;本届世界杯三个东道主均被淘汰

特朗普也救不了美国队!比利时4:1战胜美国;特朗普曾称比利时赢了就是有黑幕;本届世界杯三个东道主均被淘汰

极目新闻
2026-07-07 10:23:01
46岁陈思诚携小21岁女友欧洲游,站身后比剪刀手秀恩爱

46岁陈思诚携小21岁女友欧洲游,站身后比剪刀手秀恩爱

揭秘世间万象
2026-07-07 09:39:11
男子婚内转51万给小18岁情人 妻子起诉追讨,女方竟辩称是嫖资 法院:系赠予,全额返还

男子婚内转51万给小18岁情人 妻子起诉追讨,女方竟辩称是嫖资 法院:系赠予,全额返还

红星新闻
2026-07-07 11:29:18
甘肃省委书记、省长,赶赴宕昌县山体滑坡现场

甘肃省委书记、省长,赶赴宕昌县山体滑坡现场

新京报政事儿
2026-07-07 11:53:04
2026-07-07 14:04:49
电池人的笔记
电池人的笔记
对锂离子电池提出的十万个为什么
6文章数 14关注度
往期回顾 全部

科技要闻

Claude说话前 脑子里可能先亮起了这些概念

头条要闻

媒体:比利时赛前内讧频发 若无"红牌"事件未必能赢

头条要闻

媒体:比利时赛前内讧频发 若无"红牌"事件未必能赢

体育要闻

世界杯最强17岁,贝林厄姆主动和他交换球衣

娱乐要闻

司晓迪再爆鹿晗,称两人已睡过

财经要闻

百万粉丝主播的减肥“生意”

汽车要闻

试驾全新坦克300 Hi4-Z/激光雷达/全场景NOA

态度原创

游戏
教育
时尚
艺术
军事航空

Xbox迎大规模裁员!IGN担忧《星空》续作

教育要闻

别再乱用”awful“了!4个表示”糟糕“的顶级词汇,你用对了吗?

“全世界最美的女人”终于嫁了!这是属于她的Love Story

艺术要闻

188米!何镜堂院士出手,前海新地标不走寻常路!

军事要闻

俄乌冲突再升级 康斯坦丁诺夫卡成争夺焦点

无障碍浏览 进入关怀版