电池的原理及其应用

1、电池的原理及其应用电池的原理及其应用05级物理师范班级物理师范班 一:电池的发展史二:电池的分类 干电池原理三:电池的原理 太阳能电池原理四:展望电池的发长前景电池的发展电史电池的发展电史 在古代，人类有可能已经不断地在研究和测试“电”这种东西了。一个认为有数千历史的粘土瓶在1932年于伊拉克的巴格达（这里曾有古巴比伦时代的文明）附近被发现。它有一根插在铜制圆筒里的铁条可能是用来储存静电用的，然而瓶子的秘密可能永远无法被揭晓。 1860年，法国的雷克兰士(George Leclanche)发明了世界广受使用的电池（碳锌电池）的前身。它的负极是锌和汞 的合金棒(锌伏打原型电池的负极，经证明是作为

2、负极材料的最佳金属之一)，而它的正极是以一个多孔的杯子盛裝着碾碎的二氧化锰和碳的混合物。在此混合物中插有一根碳棒作为电流收集器。负极棒和正极杯都被浸在作为电解液的氯化铵溶液中。此系统被称为湿电池。雷克兰士制造的电池虽然简陋但却便宜，所以一直到1880年才被改进的干电池取代。负极被改进成锌罐（即电池的外壳），电解液变为糊状而非液体，基本上这就是现在我们所熟知的碳锌电池。 电池的分类电池的分类 一次电池（原电池）二次电池糊式锌锰电池纸板锌锰电池碱性锌锰电池扣式锌锰电池锌空气电池一次锂锰电池镉镍电池氢镍电池、锂离子电池、二次碱性锌锰电池电池的原理电池的原理 在电池的原理中,我们主要选了两种电池做为例

3、子说明,即干电池和太阳能电池干电池的原理干电池的原理在一种金属上有许多自由电子，而另一种金属在一种金属上有许多自由电子，而另一种金属“想想要自由电子要自由电子”的话，自由电子会从多的一方流向少的话，自由电子会从多的一方流向少的一方。让我们试着用电线连接的一方。让我们试着用电线连接“锌锌”和和“铜铜”制制成的成的2块金属板，并倒上称为硫酸的液体。这样一块金属板，并倒上称为硫酸的液体。这样一来，锌会被硫酸溶化。这时，锌的原子会在溶化过来，锌会被硫酸溶化。这时，锌的原子会在溶化过程中留下自由电子。因此，残余的锌板上会逐渐积程中留下自由电子。因此，残余的锌板上会逐渐积累起自由电子。多余的自由电子会通过

4、电线向铜板累起自由电子。多余的自由电子会通过电线向铜板的方向流动的方向流动而硫酸当中也会溶解有氢气。由于溶解的氢气处于而硫酸当中也会溶解有氢气。由于溶解的氢气处于“离子离子”这种电子不够充足下，所以这种电子不够充足下，所以 自然就会很自然就会很快地接收电子。所以氢离子会在铜板的周围聚集起快地接收电子。所以氢离子会在铜板的周围聚集起来，不断地接收从锌板上流过来的电子。因此，锌来，不断地接收从锌板上流过来的电子。因此，锌这一边电子会不断增这一边电子会不断增多，而铜这一边由于不断地需要电子，就形成了电子多，而铜这一边由于不断地需要电子，就形成了电子接连不断地流过电线，并不停地产生电流的构造。真接连不

5、断地流过电线，并不停地产生电流的构造。真正的电池采用各种物质来代替锌、铜和硫酸，从而调正的电池采用各种物质来代替锌、铜和硫酸，从而调节强度和电流的时间长度节强度和电流的时间长度干电池的构干电池的构造示意图造示意图l太阳能电池的原理太阳能电池的原理制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应，根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：硅基太阳能电池和薄膜电池，这里主要讲的硅基太阳能电池。太阳能电池太阳能电池一、硅太阳能电池一、硅太阳能电池1硅太阳能电池工作原理与结构硅太阳能电池工作原理与结构太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，太阳能电池发电的原

6、理主要是半导体的光电效应，一般的半导体主要结构如下：图中，正电荷表示硅一般的半导体主要结构如下：图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。 硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，掺入硼时，硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，它的形成可以参照下硅晶体中就会存在着一个空穴，它的形成可以参照下图图:正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原的四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子周围只有子周围只有3个电

7、子，所以就会产生如图所示的蓝色的个电子，所以就会产生如图所示的蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成吸收电子而中和，形成P（positive）型半导体。）型半导体。同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N（negative）型半导体。黄色的为磷原子核，）型半导体。黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子。如下图红色的为多余的电子。如下图 P型和型和N型半导体结合在一起，在两种半导体的交界型半导体结合

8、在一起，在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层面区域里会形成一个特殊的薄层)，界面的，界面的P型一侧带型一侧带负电，负电，N型一侧带正电。这是由于型一侧带正电。这是由于P型半导体多空穴，型半导体多空穴，N型半导体多自由电子，出现了浓度差。型半导体多自由电子，出现了浓度差。N区的电子区的电子会扩散到会扩散到P区，区，P区的空穴会扩散到区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就区，一旦扩散就形成了一个由形成了一个由N指向指向P的的“内电场内电场”,阻止扩散进行。阻止扩散进行。达到平衡后，形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，达到平衡后，形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，这就是这就是PN结。结。 当晶

9、片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。(如下图所示） 电池应用及对环境影响电池应用及对环境影响 电池在许多方面都有应用， 军事上应用, 移动装置上的应用 ，居民家庭的应用,空间领域的应用 ，固定的应用 ， 运输上的应用一颗扣电池就能污染大约60万升水，相当于一个人一生的用水量，一节1号电池烂在地里，能使水平1平方米的土地失去农业利用价值。 早在1971年召开的国际环境会议上，就提出了对环境污染最严重的五大害：汞、镉、铅、滴滴涕（DDT）和多氯联苯（PCB），其中与电池污染相关的就

10、有三种，即汞、镉、铅。上述三种金属广泛存在于电池中，使用者丢弃后，电池在环境中自然腐蚀，大部分有害物质以各种形态进入环境中，直接污染水资源，再通过食物链进入人体，危害着人们的健康生活。 如如 果能制造出象胶片那样的电池！如果能发明出更果能制造出象胶片那样的电池！如果能发明出更薄的、像纸张和胶片那样柔软并可扭曲的电池，在机薄的、像纸张和胶片那样柔软并可扭曲的电池，在机器中，只要把电池插入空隙处就可以了，所以机械的器中，只要把电池插入空隙处就可以了，所以机械的设计会变得十分自由。据说电脑也会变轻、变薄，不设计会变得十分自由。据说电脑也会变轻、变薄，不久就会象穿衣服那样可以穿戴在身上了。它叫做久就会象穿衣服那样可以穿戴在身上了。它叫做“着着装式电脑装式电脑”，意思是可以像服装那样穿着的电脑。，意思是可以像服装那样穿着的电脑。还有空气电池、热电池、海水电池等种类哦还有空气电池、热电池、海水电池等种类哦 如果能有吸入空气、使用其中的氧气产生电的电池，如果能有吸入空气、使用其中的氧气产生电的电池，那就太棒啦。这样，只需一种金属就可以了，而且氧那就太棒啦。这样，只需一种金属就可以了，