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

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！

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