具有高“比能量”和高“比功率”的电池称为高能电池。所谓“
比能量”和“比功率”是指控电池的单位质量或单位体积计算电池所能提供的
电能和功率。高能电池发展快、种类多。
(-)银一锌电池
电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的,它们所用的电池体积很小,有“纽扣”电池之称。它们的
电极材料是Ag2O2和Zn,所以叫银一锌电池。
电极反应和电池反应是:
负极Zn+20H--2e-=ZnO+ H2O
正极Ag2O+H20+2e-=2Ag+20H-
电池总反应为:Zn+Ag2O=ZnO+2Ag
利用上述化学反应也可以制作大电流的电池,它具有质量轻、体积小等优点。这类电池已用于宇航、火箭、潜艇等方面。
锂-二氧化锰非水电解质电池
以锂为负极的非水电解质电池有几十种,其中性能最好、最有发展前途的是锂一二氧化锰非水电解质电池,这种电池以片状金属及为负极,电解活性MnO2作正极,高氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有机溶剂作为电解质溶液,以聚丙烯为隔膜,电池符号可表示为:
Li|LiClO4|MnO2|C(石墨)
负极反应:Li=Li++e
正极反应:MnO2+Li++e=LiMnO2
总反应:Li+MnO2=LiMnO2
该种电池的电动势为2.69V,重量轻、体积小、电压高、比能量大,充电1000次后仍能维持其能力的90%,贮存性能好,已广泛用于电子计算机、手机、无线电设备等。
钠+硫电池
它以熔融的钠作电池的负极,熔融的多硫化钠和硫作正极,正极物质填充在多孔的碳中,两极之间用陶瓷管隔开,陶瓷管只允许Na+通过。放电分二步进行:
第一步放电
负极:Na=Na++e
正极:2Na++5S+2e=Na2S5(l)
总反应:2Na+5S=Na2S5(l)
负极上生成的Na+通过陶瓷管,进入正极与硫进行作用,生成Na2S5,使正极成为S和Na2S5现混合物,直到将破全部转化成Na2S5为止,当正极的硫被消耗完之后转为第二步放电反应。
第二步放电
负极:2Na=2Na+2e
正极:2Na++4Na2S5+2e=5Na2S4(l)
总反应:2Na+4Na2S5+2e=5Na2S4(l)
当Na2S5作用完后,电池放电转入后期工作。
第三步放电
负极:2Na=2Na+2e
正极:2Na+Na2S4+2e=2Na2S2(l)
总反应:2Na+Na2S4=N a2S2(l)
钠-硫电池的
电动势为2.08V,可作为机动车辆的动力电池。为使金属钠和多硫化钠保持液态,放电过程应维持在300℃左右。