电池的故事课件

FC-04化學電池

資料來源﹕

1..tw/bme_homepage/edu/.../970924電池的故事.ppt

2.化學電池-高雄女中王俊豪老師

/~highview/971023.ppt

1FC-04化學電池

資料來源﹕

1.www.bme.n電池的由來生物電池的疑惑：義大利醫生賈法尼(Galvani，1737~1798)解剖青蛙腿時發現動物電。1786年11月6日，Galvani無意間發現置於起電機旁的一隻已解剖的青蛙，當用外科手術刀觸及蛙腳上外露的神經時，蛙腳就劇烈地抽搐。Galvani對此現象非常驚訝，乃著手探討這種現象的起因。2電池的由來生物電池的疑惑：義大利醫生賈法尼(Galvani電池的由來實驗現象：1.當把蛙腿置於真空中時仍會產生同樣的效應；2.用一個鐵鉤把青蛙腿懸於庭院中之鐵架上，當暴風雨雲經過時，蛙腿發生激烈顫動，Galvani把痙攣歸因於大氣中的電；3.將蛙腿放置金屬板上，並用鐵絲戳入小腿，另一端與金屬板接觸，結果蛙腿同樣產生了痙攣；4.將蛙腿放置玻璃板上，並用玻璃棒代替鐵絲，則看不出有何效應。若再將兩種不同的金屬，例如銅和鐵或銅和銀接在一起，而把兩端分別與死蛙的肌肉接觸，此蛙體就會劇烈而持續地抽動。3電池的由來實驗現象：3電池的由來當時猜測:可能是蛙的神經中有一種看不見的生命流體，它會以金屬導線為通路，順著導線在屍體脊椎骨和腿神經之問流動，Galvani稱這種生命流體叫“動物電”或“生物電”，是這種電刺激了蛙的肌肉，發生痙攣現象。4電池的由來當時猜測:4電池的由來伏打(Volta)依據賈法尼(Galvani)的發現，使用兩種不同的金屬做實驗，發現金屬相碰撞時，會產生電。他把一根由兩種金屬接起來的彎桿，一端與青蛙眼睛接觸，另一端放在青蛙嘴裡，則在接觸的瞬間就有光亮的感覺。1.認為電的來源不是青蛙，是不同的金屬接觸所造成，青蛙只是讓我們知道電流通過的『電流計』而已。

2.實驗證明，只要在兩種金屬片中間隔以鹽水或鹼水浸過的吸墨紙、麻布，並用金屬線把它連接起來。

3.Volta又對各種金屬進行了試驗，遂發現了起電順序：鋅－鉛－錫－鐵－銅－銀－金－石墨4.當以上任何兩種金屬相接觸，在順序中前面的一種帶正電，後面的一種帶負電。他還發現這種隔以鹽水的“金屬對”產生的電流然微弱，但非常穩定。5電池的由來伏打(Volta)依據賈法尼(Galvani)的發鋅板鹽水布銀板負極正極鋅板鹽水布銀板一個伏打電池的組成伏打的研究證實，將兩種不同的金屬以導線連接，中間隔有可導電的物質，就會產生電流。伏打電池的組成西元1799年伏打以含食鹽水的溼抹布夾在銀和鋅的圓形板中間形成伏打電池。6鋅板鹽水布銀板負極正極鋅板鹽水布銀板一個伏打電池的組成伏打的一個伏打電池一個伏打電池一個伏打電池一個伏打電池一個伏打電池負極正極五個伏打電池組成的伏打電堆伏打電池的組成7一個伏打電池一個伏打電池一個伏打電池一個伏打電池一個伏打電池伏打電池的原理活性大的金屬：活性小的金屬：易失去電子

⇨易得到電子

⇨為電池負極為電池正極對氧活性大小：鉀＞鈉＞鈣＞鎂＞鋁＞碳＞鋅＞鉻＞鐵＞錫＞鉛＞銅＞汞＞銀＞鉑＞金伏打電池：由不同金屬片插入電解質溶液而成的電池。8伏打電池的原理活性大的金屬：活性小的金屬：易失去電子⇨易得鋅銅mA硫酸鋅溶液硫酸銅溶液mA硝酸鉀溶液2e-鋅銅電池-構造9鋅銅mA硫酸鋅溶液硫酸銅溶液mA硝酸鉀2e-鋅銅電池-鋅銅電池：鋅：銅：失去電子⇨得到電子⇨負極正極利用鋅和銅兩種【活性大小】不同的金屬及中間可導電的物質--【鹽橋】，製成的化學電池。鋅銅電池－原理∵鋅

的活性＞銅

的活性硫酸鋅溶液硫酸銅溶液硝酸鉀溶液

鋅mA銅負極正極2e-∴鋅較銅易失去電子(復興正統)負鋅正銅10鋅銅電池：鋅：銅：失去電子⇨得到電子⇨負極正極利用鋅和SO42-鋅板質量將減少銅板質量將增加

硫酸鋅溶液硫酸銅溶液鹽橋：硝酸鉀溶液鋅片放出電子而解離出鋅離子(Zn2+)硫酸銅溶液中的Cu2+移向銅片得到電子而析出銅。負極：

Zn→Zn2++2e-

正極：Cu2++2e-→Cu

負極反應：正極反應：Zn→Zn2++2e-Cu2++2e-→Cu總反應：Zn+Cu2+→Zn2++Cu××鋅銅電池－原理硫酸鋅溶液2e-Zn2+Cu2+硝酸鉀溶液

鋅銅mA硫酸鋅溶液顏色不變硫酸銅溶液顏色變淡負極正極11SO42-鋅板質量將減少硫酸鋅溶液硫酸銅溶液鹽橋：硝酸鉀溶液鹽橋中，

向正極移動，

向負極移動，⇨

使溶液保持電中性。鹽橋：鹽橋可以把兩種隔離的溶液聯繫起來，可以避免兩溶液混合，並做電流的橋樑。▪維持電中性：鹽橋的功用：▪溝通電路：NO3-K+以U形管內的鹽類水溶液（KNO3）把兩種隔離的水溶液聯繫起來以溝通電路。鋅銅電池－原理SO42-硫酸鋅溶液硫酸銅溶液硫酸鋅溶液2e-Zn2+Cu2+2NO3-2K+硝酸鉀溶液

鋅銅mA12鹽橋中，向正極移動，電極定義陽陰(負)(正)e－電流電流電子流電化電池(原電池)電解池(電鍍池)e－e－e－陽極：發生氧化反應陰極：發生還原反應供電者(電池、電源供應器、….)正極：電子流入負極：電子流出耗電者(電器、電解槽、….)正極：與電源正極相接處負極：與電源負極相接處(正接正、負接負)陽陰(正)(負)13電極定義陽陰(負)(正)e－電流電流電子流電化電池電解池e－鹽橋(Saltbridge)

組成：不與電池液反應的強電解質鹽類溶液，常用KNO3、NaNO3、NH4NO3。功用：藉離子移動，溝通電路。保持溶液的電中性，並避免兩半電池溶液混合。鹽橋之代替品：多孔素瓷杯、離子交換膜(如Nafion)。14鹽橋(Saltbridge)組成：不與電池液反應的強電池的電動勢

電池產生電力的大小，通常我們是以電壓(V)來衡量，單位定為伏特(V)。電池的電壓與電動勢(△E)(electromotiveforce，簡稱emf)常被視為同義字。15電池的電動勢電池產生電力的大小，通常我們是以電壓(V)15以鋅銅電池為例

鋅銅電池的陽極(anode)與陰極(cathode)分別是以鋅、銅所製成，其中銅極浸置於硫酸銅溶液中，而鋅極則浸置於硫酸鋅溶液中。電池結構雖然簡單，卻可產生約1.1V的電壓值。實驗顯示：當鋅－銅電池以導線接通時，鋅極會自發性地發生氧化反應Zn(s)→Zn2+(aq)+2e-，而產生電子。產生的電子會從電位較高的鋅極流向電位較低的銅極16以鋅銅電池為例鋅銅電池的陽極(anode)與陰極(半電池電位(標準還原電位)下表是解離不同金屬的氧化電位（於25℃時）。正負號標示相對於氫的電位。鋰鉀鈉鎂鋁鋅鐵錫鉛銅汞銀鉑金3.052.922.712.371.660.760.440.140.13-0.34-0.78-0.80-1.20-1.42構成電池的二個半電池分別具有各電極固有的電位，其電位差之絕對值就是該電池的電壓。而電極的固有電位，稱為半電池電位Zn→Zn2++2e-Zn2++2e-→

Zn氧化反應還原反應還原電位=-0.76V氧化電位=0.76V17半電池電位(標準還原電位)下表是解離不同金屬的氧化電位（於2常見的電動勢18常見的電動勢18氧化電位ZnCuAgH2MgZn2+Cu2+Ag+H+Mg2+0.762.370-0.34-0.8Mg(s)＋Ag2+(aq)→Mg2+(aq)＋Ag(s)Zn(s)＋Cu2+(aq)→Zn2+(aq)＋Cu(s)電位=2.37–(-0.8)=3.17電位=0.76–(-0.34)=1.10Cu(s)＋Mg2+(aq)→Cu2+(aq)＋Mg(s)電位=(-0.34)–2.37=-2.71(不反應)19氧化電位ZnCuAgH2MgZn2+Cu2+Ag+H+Mg2◆1799伏特電池可以說是今日電池的起源◆其後的一個重要發展則是丹尼爾(1776-1827)以鋅浸於稀酸電解質與銅浸於硫酸銅溶液所形成的丹尼爾電池，改善了原本電池電流遞減的缺點，增進連續放電時的性能。◆1864勒克朗舍提出了勒克朗舍電池，並幾經改良，成了現今一般乾電池工業的主軸與一次電池工業的基礎。◆1859二次電池--普朗特所發明的鉛酸蓄電池，因技術的開發與改進，又陸陸續續有鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池等的出現。今日，電池的改進與新式電池的發明仍然持續進行中，像是鋰離子電池、高分子鋰電池、燃料電池、太陽能電池等，隨時因應不同時代人們的需求。◆1839WilliamR.Grove（1811－1896）發明燃料電池(當時稱作氣體電池)電池的演進

20◆1799伏特電池可以說是今日電池的起源電池的演進20化學電池分類根據電池本身的充放電特性與工作性質大致區分為一次電池、二次電池與燃料電池。◆一次電池：乾電池、水銀電池與鹼性電池等。◆二次電池：鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子二次電池和高分子鋰電池等。◆燃料電池：只要持續地提供活性物質，電池就可以持續地放電。例如：氫氧燃料電池、甲醇燃料電池等。21化學電池分類21化學電池分類

一次電池(primarycell)

：一次放電後，內部物質起化學變化而終止使用，不能重複充電再使用，如錳乾電池、鹼錳乾電池、銀電池、水銀電池、鋰電池等。二次電池(secondarybattery)：化學反應為可逆變化，當放電後內部物質起變化後可再度充電，可由外部加入反方向電流使化學變化的物質恢復原狀，按最初的狀態使用。它是可以多次重複進行充電、放電使用的電池，如汽機車常用的鉛蓄電池(鉛酸電池)、鹼蓄電池(鎳、鎘或氧化銀-鋅、鐵、鎳等)、鋰離子電池等。二次電池始於1859年Plante所發明的鉛蓄電池燃料電池(fuelcell)：不像一般非充電電池一樣用完就丟棄，也不像充電電池一樣，用完須繼續充電，燃料電池正如其名，是繼續添加燃料以維持其電力，將化學反應物質(燃料)連續供給，即可繼續獲得電能。燃料有使用氣體(如氫氧燃料電池)、液體(如甲醇燃料電池等)、固體(如鋅燃料電池等)。22化學電池分類一次電池(primarycell)：一常見的一次電池鋰離子二次電池

鎳鎘電池鎳氫電池

鉛酸電池常見的二次電池燃料電池組23常見的一次電池鋰離子二次電池鎳鎘電池鎳氫電池鉛酸電池當兩種不同的金屬浸於電解液中時，便形成一個電池。儲存於原子間的化學能藉由化學反應轉換為電能。電池的工作原理24當兩種不同的金屬浸於電解液中時，便形成一個電池。儲存於原子間乾電池是最通用的電池之一，又叫做Lechanche(勒克朗舍)電池，得名自發明家GeorgesLechanche(1864年提出)。

（－）Zn|NH4Cl(aq)|MnO2+C（＋）

乾電池的負極是鋅罐，它常用鋼或紙板外套包圍，防止與大氣作用。正極是一支碳棒及外層包圍碳棒的二氧化錳(MnO2)和石墨粉的厚漿。兩電極之間填滿了NH4Cl和ZnCl2的飽和溶液和一些惰性漆料濕漿糊，當電極被連接時，負極的鋅即被氧化就失去電子(e-)。失去的電子便經由電線跑到正極使NH4Cl中解離出的NH4+離子還原，同時也形成氫氣。釋出的氫再被氧化錳所氧化，而NH3則被利用形成錯合物。鋅錳乾電池25乾電池是最通用的電池之一，又叫做Lechanche(勒克朗舍常見的乾電池或碳鋅電池，負極(陽極)：鋅，正極(陰極)：碳棒加上活性物質二氧化錳，電解質：由氯化銨、氯化鋅、澱粉等組成。在25℃時可以提供1.5V左右的電壓值。此種電池的發展相當早，約在1862年由法國人G.Lechance所發明；雖然發展的早，但因為具有價格便宜、製造容易、自放電率低、高重量能量比(50~80Wh/kg)及攜帶方便的優勢；所以在一次電池中，仍然是產量最高、用途最廣的一種。儘管技術發展已久，但還是有功率過小的缺點，使得該種電池並不適用於大電流的放電；此外，放電過程中也有著電壓不穩的問題。

鋅錳乾電池的開路電壓會因為儲存時間的長短及陰極二氧化錳的性質不同(有電解二氧化錳、天然二氧化錳等)而改變，範圍大概在1.50~1.80V之間。如果所使用的是電解的二氧化錳，因為純度以及活性較高的關係，可以提昇電池的電壓與電容量。26常見的乾電池或碳鋅電池，負極(陽極)：鋅，正極(陰極)：碳棒各種不同造型的乾電池

鋅錳乾電池的保存相當重要，若放置於高溫潮濕的環境中，會使得陽極的鋅產生腐蝕而進一步的造成嚴重的自放電情形。此外，鋅錳乾電池的密封良好度也相當重要；倘若密封情形不佳，電解液中的水分將會揮發掉，使得電池無法放電，另一方面也可能因為氧的進入電池而造成自放電率加劇。27各種不同造型的乾電池鋅錳乾電池的保存相當重要，若放置於高溫鹼性電池鋅錳乾電池和鹼性電池的構造相當類似，負極：鋅，正極：二氧化錳，電解質：鹼性氫氧化鉀。

就效能來說，鹼性電池的蓄電量約是碳鋅電池的兩倍左右。但是鹼性電池的售價，大約也是碳鋅電池的兩到三倍；因此使用鹼性電池來取代碳鋅電池並不會更為划算。乾電池的改良，在較大電流時仍可維持可用電壓，且低溫下可使用，壽命較長，而且能夠有限度地被充電(其實很少人會把這種電池拿去充電的)當連接電極時，負極的鋅(Zn)與氫氧根離子作用，使鋅變成氧化鋅，且生成水並釋出電子，負極釋出的電子又與正極的二氧化錳作用，讓二氧化錳還原(獲得電子，價數由4+變為3+)。

28鹼性電池鋅錳乾電池和鹼性電池的構造相當類似，負極：鋅，正極水銀電池

二次大戰期間所發展出來的一種電池。在釋出電流之餘仍可保有穩定之電流。負極：90%的鋅粉與10%的汞正極：80~95%的氧化汞與5~15%的石墨組成電解質：35~40%KOH常見的水銀電池，因為電解液為鹼性故屬於鹼性電池。此類電池放電平穩、開路電壓也非常穩定、易保存且有相當高的體積能量比，於25℃時具有1.34V的放電電壓。所以適用於助聽器或照相機上。29水銀電池二次大戰期間所發展出來的一種電池。29一次鋰電池

所有以鋰金屬為陽極活性材料的電池皆可稱作鋰電池，因為鋰金屬具有較負的電位值與密度小的特性，所以搭配上適當的陰極便可構成具有高重量能量比、高放電電壓、放電電壓平穩、自放電率小、儲存壽命長、工作溫度範圍廣(-20~50℃)以及低溫性能佳的良好電池。而陰極的選擇可為I2、Ag2CrO4、MnO2、CuO、SO2、SOCl2等，在電解質部分也有有機電解質、無機電解質、固態電解質、熔融鹽類電解質等。透過這些不同的組合，鋰電池可以為一次電池也可以為二次電池；此一次鋰電池乃指鋰二氧化錳電池。其所使用的陰極、陽極分別是二氧化錳與鋰金屬，電解液為加入約1ml/L的LiClO4的有機電解液，而開路電壓為3.5V，工作電壓則是2.9V。30一次鋰電池所有以鋰金屬為陽極活性材料的電池皆可稱作鋰電池，鋰離子二次電池

鋰離子電池以鋰鈷氧化物、鋰錳氧化物、鋰鎳氧化物等作為陽極活性材料，在陰極材料的部分則為碳材料，電解質也有許多種可能：LiPF6、LiClO4、LiBF4等，電解液為PC與EC為主。電壓可達到3.6V，而能量密度為250~300Wh/L(或90~110Wh/kg)。該電池具有相當高的能量密度及工作電壓，再加上長循環壽命與較無記憶效應的特性，使得鋰離子二次電池佔有率日益上升。但其成本過高，過充、放電時有安全顧慮而需保護迴路等問題仍是需要克服的缺點。31鋰離子二次電池鋰離子電池以鋰鈷氧化物、鋰錳氧化物、鋰鎳氧化鉛蓄電池

基本構造是在硫酸中浸泡鉛板和氧化鉛板，而這兩塊板子就是兩個電極，負極為鉛板，正極為氧化鉛板(許多鉛蓄電池的電極使用銻含量4.2%的鉛銻合金，或含鈣0.8%的鉛鈣合金)。當電池放電時，負極的鉛會和硫酸中的硫酸根離子化合成硫酸鉛，且附著在陽極上，同時也產生電子。電子通過電線至正極形成電流，和正極的氧化鉛與硫酸中的氫離子、硫酸根離子一同化合成硫酸鉛和水。32鉛蓄電池基本構造是在硫酸中浸泡鉛板和氧化鉛板，而這兩塊板子3333鎳鎘電池

屬於蓄電池的一種。使用壽命較長，約能充電1000次左右。放電和充電速率高。負極的鎘(Cd)和氫氧化鈉(NaOH)中的氫氧根離子(OH-)化合成氫氧化鎘，並附著在陽極上，同時也放出電子。電子沿著電線至陰極，和正極的二氧化鎳與氫氧化鈉溶液中的水反應形成氫氧化鎳和氫氧根離子，氫氧化鎳會附著在陽極上，氫氧根離子則又回到氫氧化鈉溶液中，故氫氧化鈉溶液濃度不會隨著時間而下降。

34鎳鎘電池屬於蓄電池的一種。34鎳氫電池

鎳氫電池與鎳鎘電池所使用的正極材料與電解液相同，都是以氫氧化鎳為負極活性材料，電解液是以水及電解質KOH組成。但鎳氫電池的負極活性物質則是儲氫合金。所能提供的電壓約為1.2V，具有不錯的能量密度(50~60Wh/kg或250~300Wh/L)，以及良好的循環壽命。因為所使用的負極活性物質不含鎘，所以不會像鎳鎘電池有鎘污染的問題。但鎳氫電池在高溫下效能較差，且在一般使用上有自放電率高及記憶效應的問題。35鎳氫電池鎳氫電池與鎳鎘電池所使用的正極材料與電解液相同，都一次鋰電池(拋棄式電池)名稱負極正極電解質用途乾電池鋅二氧化錳NH4ClZnCl2MnO2與澱粉手電筒玩具鹼性電池鋅二氧化錳KOH或NaOH手電筒、玩具水銀電池鋅氧化汞KOH手錶、相機氧化銀電池鋅氧化銀KOH相機、心律調節器鋰碘電池鋰碘LiI心律調節器36一次鋰電池(拋棄式電池)名稱電解質用途乾電池鋅二氧化錳NH4二次電池(充電式電池)名稱負極正極電解質用途鉛蓄電池(鉛酸電池)鉛二氧化鉛30%H2SO4(aq)汽、機車鎳鎘電池鎘二氧化鎳KOH或NaOH閃光燈鎳氫電池儲氫合金二氧化鎳KOH或NaOH閃光燈37二次電池(充電式電池)名稱負極正極電解質用途鉛蓄電電池的功率及重量密度38電池的功率及重量密度38水果電池

颱風季節來臨，不妨試試製作「水果電池」，以備停電不時之需。水果能作為電池，是因為水果中含有檸檬酸、酒石酸等電解質的關係！39水果電池颱風季節來臨，不妨試試製作「水果電池」，以備停電不4040利用家裡現有的材料，做個水果電池來看看。這時鋅的代用品是做菜常用的鋁箔（與鋅的離子傾向很接近），找個銅幣作為銅的代替品，而稀硫酸的代用品則是檸檬汁，將檸檬汁塗在紙上，以它來隔開鋁箔與銅幣如果檸檬都可以用作電池的材料的話，那我們身邊有許多的東西，應該也不成問題！不錯，無論是醋、葡萄、蘋果、梨、蕃茄、西瓜等多汁的水果都可以作為電池的材料。這些電池我們就稱為「水果電池」。番茄電池，是水果電池中，電力最強的一種。41利用家裡現有的材料，做個水果電池來看看。這時鋅的代用品是做菜如果用銅片作為正極、鋅片作為負極，以柳橙（含檸檬酸：C6H8O7．H2O）電池為例：

負極：Zn＋H3C6H5O7→ZnHC6H5O7＋2H＋2e-（電子，經外電路流到銅極）

正極：2H﹢＋2e-→H2

42如果用銅片作為正極、鋅片作為負極，以柳橙（含檸檬酸：C6H8紙張一樣薄的拋棄式電池現代的電池似乎經歷了一場減重的過程後，變得愈來愈薄了。以色列的PowerPaper（能量紙）是一種低電量電池，厚度和紙張差不多，此型的電池靠9個擁有專利權、外觀和油墨類似的電解質來提供電力，成為一個穩定且對環境無害的電力來源。電池的電力大小和表面積成正比，1吋見方大小的電池能夠提供電壓1.5伏特、每小時千分之15安培電流的電力，和目前的鈕釦形電池差不了多少，而且壽命長達兩年。這種電池可以用現有的標準的設備，以每平方吋1分美元的成本製造。PowerPaper並不是要和目前能夠提供更大電量的鋰電池等薄型電池技術競爭。相反的，PowerPaper期望他們推出的電池是在可丟棄式的裝置中使用，如小玩具、包裝紙、邀請卡、智慧型卡片、標籤或是醫藥設備上，也正在尋找技術授權的對象。43紙張一樣薄的拋棄式電池現代的電池似乎經歷了一場減重的過程後，電池未來的角色一次電池:相對於錳乾電池，鹼性電池將有相對的成長；而水銀電池的佔有率則會逐年下降，並侷限於特殊的應用領域。鋰一次電池:因新型活性物質的開發，將可提供更多樣的電壓選擇與種類；而在IC卡的發展下，超薄型電池與長效型電池亦會有相當的成長。不過值得注意的是，相較於二次電池的可重複使用，一次電池的使用若無適當的回收途徑將會造成資源的浪費；但完全以二次電池取代一次電池又有成本上、性能上等等的困難，故該如何善用一次電池應該是除了開發新材料、改進電池效能外另一個重要的課題。二次電池:鋰二次電池的性能改進與成本降低是當前受矚目的課題，諸如新的電極材料、電解質組成等相繼被提出。鉛酸電池與鎳鎘電池雖都具有良好的性能，但技術的發展已相當的成熟，今後將不會有太劃時代的進步。尤其是鎳鎘電池的佔有率受鎘具污染性的影響，正在逐年下降，起而代之的則是鎳氫電池。而鉛酸電池則將因電動車的發展，以及其所具有的大電量之故，仍能在原有應用領域與新的應用中佔有一席之地，並維持一定的成長。44電池未來的角色一次電池:相對於錳乾電池，鹼性電池將有相對電池未來的角色

因應新的時代的來臨，消費性電子與個人電子通訊產業、環境保護的意識抬頭以及電動車輛等的發展；電池的未來必然在兼顧環保的前提下，走上輕薄短小高效能的方向，而這則有待新的材料的開發。影響電池未來的發展趨勢：消費性電子與個人通訊、環保意識、電動車輛45電池未來的角色因應新的時代的來臨，消費性電子與個人電子通訊項目/種類電壓特徵主要用途能量密度鎳鎘(Ni-Cd)1.2V低成本，耐過充過放，使用壽命長(3-5年)電動工具、無線電話、玩具、CD、液晶電視、防災機器100-200Wh/l45-65Wh/kg鎳氫(Ni-MH)1.2V低成本，高能量移動式通訊、AV、Notebook、PDA200-350Wh/l50-80Wh/kg鋰離(Li-ion)3.6V輕量，高能量移動式通訊、AV、Notebook、相機

200-350Wh/l

90-150Wh/kg鋰高分子(Li-polymer)3.6V輕量，高能量移動式通訊、資訊終端小型二次電池特徵及主要用途

46項目/電壓特徵主要用途能量密度鎳鎘1.2V低成本，耐過充過二次電池的壽命二次電池在一般正常的使用條件下，雖然可以有500~1000次以上的反覆使用，但如果有不同的使用條件，也會造成壽命變短的情形。對於影響壽命的要因而言，有充電電流、溫度、放電深度、過充電期間與反覆充電等。47二次電池的壽命二次電池在一般正常的使用條件下，雖然可以有50記憶效應每次充電時，在負極有氫氧化鎘與電極作用，產生金屬鎘而沈積於負電極表面，放電時，負電極表面的金屬鎘反應形成氫氧化鎘，這是溶解－沈積的反應；當充放電不完全時，電極內的鎘金屬會慢慢地產生大結晶體而使以後的化學反應受到阻礙，導致電容量在實質的表現上減少，此即所謂記憶效應。早期使用鎳鎘電池時，此效應最為明顯。鎳鎘電池因具有強烈的記憶效應，很容易因充放電不良，而造成可用容量降低，須約在使用十次後，做一次完全充放電，若已有記憶效應時，則可以連續做三次至五次完全充放電來釋放記憶。鎳氫電池因記憶效應較弱（可說是幾乎沒有），因此約在使用過約五十次時，做一次完全充放電即可48記憶效應每次充電時，在負極有氫氧化鎘與電極作用，產生金屬鎘而電池使用的考量

不同的電池有提供不同的功能。反應速率慢（提供電流小）但是卻能耐久。如手錶、電子線路。反應速率快（提供電流大）但是卻需經常充電，如無線通訊電器，大哥大等。充電時間很長，但是不常使用。如斷電時備用電燈或電動刮鬍刀等。經常在連續使用中，如汽車的電池。溫度過高則反應速率快，很快會消耗。溫度過低則反應速率慢，提供電流減少。49電池使用的考量不同的電池有提供不同的功能。49電池的回收從八十八年十一月一日起，廢乾電池開始全面回收，過去公告應回收的電池僅限於含水銀電池及鎳鎘電池，現在包括一次(用完即丟)及二次(可充電電池)均可以回收。(如下表)一次電池碳鋅電池、鹼錳電池、氧化銀電池、氧化汞電池、鋅空氣電池88年11月1日起已全面回收二次電池

鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰電池在我們生活上所常用的電池包括：隨身聽、手電筒、遙控器、玩具等用的圓筒型電池(碳鋅電池、鹼性電池)手錶、電腦主機板(氧化銀、氧化汞電池)、照相機(鋰電池)、助聽器(鋅空氣電池)、大哥大(鎳鎘、鎳氫、鋰電池)，以上這些電池送到公告應設置回收設施的超商、超市、量販店、藥粧店，或是鐘錶行、電器行、等地方回收。此外，在家庭，亦可以交給清潔隊資源回收車回收。50電池的回收一次電池碳鋅電池、鹼錳電池、氧化銀電池、氧化汞電池參考資料.tw/home臺灣燃料電池資訊網.tw/junior/phy_chem/ty_lk/sir/content/cph8/c1001.htm.tw/lecture/battery/development.htm電池資訊網松下電池工業科技新新聞國立台灣師範大學物理教學示範實驗教室.tw/bme_homepage/edu/.../970924%E9%9B%BB%E6%B1%A0%E7%9A%84%E6%95%85%E4%BA%8B.ppt/.../970924電池的故事.ppt

化學電池-高雄女中王俊豪老師

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52FC-04化學電池

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1.www.bme.n電池的由來生物電池的疑惑：義大利醫生賈法尼(Galvani，1737~1798)解剖青蛙腿時發現動物電。1786年11月6日，Galvani無意間發現置於起電機旁的一隻已解剖的青蛙，當用外科手術刀觸及蛙腳上外露的神經時，蛙腳就劇烈地抽搐。Galvani對此現象非常驚訝，乃著手探討這種現象的起因。53電池的由來生物電池的疑惑：義大利醫生賈法尼(Galvani電池的由來實驗現象：1.當把蛙腿置於真空中時仍會產生同樣的效應；2.用一個鐵鉤把青蛙腿懸於庭院中之鐵架上，當暴風雨雲經過時，蛙腿發生激烈顫動，Galvani把痙攣歸因於大氣中的電；3.將蛙腿放置金屬板上，並用鐵絲戳入小腿，另一端與金屬板接觸，結果蛙腿同樣產生了痙攣；4.將蛙腿放置玻璃板上，並用玻璃棒代替鐵絲，則看不出有何效應。若再將兩種不同的金屬，例如銅和鐵或銅和銀接在一起，而把兩端分別與死蛙的肌肉接觸，此蛙體就會劇烈而持續地抽動。54電池的由來實驗現象：3電池的由來當時猜測:可能是蛙的神經中有一種看不見的生命流體，它會以金屬導線為通路，順著導線在屍體脊椎骨和腿神經之問流動，Galvani稱這種生命流體叫“動物電”或“生物電”，是這種電刺激了蛙的肌肉，發生痙攣現象。55電池的由來當時猜測:4電池的由來伏打(Volta)依據賈法尼(Galvani)的發現，使用兩種不同的金屬做實驗，發現金屬相碰撞時，會產生電。他把一根由兩種金屬接起來的彎桿，一端與青蛙眼睛接觸，另一端放在青蛙嘴裡，則在接觸的瞬間就有光亮的感覺。1.認為電的來源不是青蛙，是不同的金屬接觸所造成，青蛙只是讓我們知道電流通過的『電流計』而已。

2.實驗證明，只要在兩種金屬片中間隔以鹽水或鹼水浸過的吸墨紙、麻布，並用金屬線把它連接起來。

3.Volta又對各種金屬進行了試驗，遂發現了起電順序：鋅－鉛－錫－鐵－銅－銀－金－石墨4.當以上任何兩種金屬相接觸，在順序中前面的一種帶正電，後面的一種帶負電。他還發現這種隔以鹽水的“金屬對”產生的電流然微弱，但非常穩定。56電池的由來伏打(Volta)依據賈法尼(Galvani)的發鋅板鹽水布銀板負極正極鋅板鹽水布銀板一個伏打電池的組成伏打的研究證實，將兩種不同的金屬以導線連接，中間隔有可導電的物質，就會產生電流。伏打電池的組成西元1799年伏打以含食鹽水的溼抹布夾在銀和鋅的圓形板中間形成伏打電池。57鋅板鹽水布銀板負極正極鋅板鹽水布銀板一個伏打電池的組成伏打的一個伏打電池一個伏打電池一個伏打電池一個伏打電池一個伏打電池負極正極五個伏打電池組成的伏打電堆伏打電池的組成58一個伏打電池一個伏打電池一個伏打電池一個伏打電池一個伏打電池伏打電池的原理活性大的金屬：活性小的金屬：易失去電子

⇨易得到電子

⇨為電池負極為電池正極對氧活性大小：鉀＞鈉＞鈣＞鎂＞鋁＞碳＞鋅＞鉻＞鐵＞錫＞鉛＞銅＞汞＞銀＞鉑＞金伏打電池：由不同金屬片插入電解質溶液而成的電池。59伏打電池的原理活性大的金屬：活性小的金屬：易失去電子⇨易得鋅銅mA硫酸鋅溶液硫酸銅溶液mA硝酸鉀溶液2e-鋅銅電池-構造60鋅銅mA硫酸鋅溶液硫酸銅溶液mA硝酸鉀2e-鋅銅電池-鋅銅電池：鋅：銅：失去電子⇨得到電子⇨負極正極利用鋅和銅兩種【活性大小】不同的金屬及中間可導電的物質--【鹽橋】，製成的化學電池。鋅銅電池－原理∵鋅

的活性＞銅

的活性硫酸鋅溶液硫酸銅溶液硝酸鉀溶液

鋅mA銅負極正極2e-∴鋅較銅易失去電子(復興正統)負鋅正銅61鋅銅電池：鋅：銅：失去電子⇨得到電子⇨負極正極利用鋅和SO42-鋅板質量將減少銅板質量將增加

硫酸鋅溶液硫酸銅溶液鹽橋：硝酸鉀溶液鋅片放出電子而解離出鋅離子(Zn2+)硫酸銅溶液中的Cu2+移向銅片得到電子而析出銅。負極：

Zn→Zn2++2e-

正極：Cu2++2e-→Cu

負極反應：正極反應：Zn→Zn2++2e-Cu2++2e-→Cu總反應：Zn+Cu2+→Zn2++Cu××鋅銅電池－原理硫酸鋅溶液2e-Zn2+Cu2+硝酸鉀溶液

鋅銅mA硫酸鋅溶液顏色不變硫酸銅溶液顏色變淡負極正極62SO42-鋅板質量將減少硫酸鋅溶液硫酸銅溶液鹽橋：硝酸鉀溶液鹽橋中，

向正極移動，

向負極移動，⇨

使溶液保持電中性。鹽橋：鹽橋可以把兩種隔離的溶液聯繫起來，可以避免兩溶液混合，並做電流的橋樑。▪維持電中性：鹽橋的功用：▪溝通電路：NO3-K+以U形管內的鹽類水溶液（KNO3）把兩種隔離的水溶液聯繫起來以溝通電路。鋅銅電池－原理SO42-硫酸鋅溶液硫酸銅溶液硫酸鋅溶液2e-Zn2+Cu2+2NO3-2K+硝酸鉀溶液

鋅銅mA63鹽橋中，向正極移動，電極定義陽陰(負)(正)e－電流電流電子流電化電池(原電池)電解池(電鍍池)e－e－e－陽極：發生氧化反應陰極：發生還原反應供電者(電池、電源供應器、….)正極：電子流入負極：電子流出耗電者(電器、電解槽、….)正極：與電源正極相接處負極：與電源負極相接處(正接正、負接負)陽陰(正)(負)64電極定義陽陰(負)(正)e－電流電流電子流電化電池電解池e－鹽橋(Saltbridge)

組成：不與電池液反應的強電解質鹽類溶液，常用KNO3、NaNO3、NH4NO3。功用：藉離子移動，溝通電路。保持溶液的電中性，並避免兩半電池溶液混合。鹽橋之代替品：多孔素瓷杯、離子交換膜(如Nafion)。65鹽橋(Saltbridge)組成：不與電池液反應的強電池的電動勢

電池產生電力的大小，通常我們是以電壓(V)來衡量，單位定為伏特(V)。電池的電壓與電動勢(△E)(electromotiveforce，簡稱emf)常被視為同義字。66電池的電動勢電池產生電力的大小，通常我們是以電壓(V)15以鋅銅電池為例

鋅銅電池的陽極(anode)與陰極(cathode)分別是以鋅、銅所製成，其中銅極浸置於硫酸銅溶液中，而鋅極則浸置於硫酸鋅溶液中。電池結構雖然簡單，卻可產生約1.1V的電壓值。實驗顯示：當鋅－銅電池以導線接通時，鋅極會自發性地發生氧化反應Zn(s)→Zn2+(aq)+2e-，而產生電子。產生的電子會從電位較高的鋅極流向電位較低的銅極67以鋅銅電池為例鋅銅電池的陽極(anode)與陰極(半電池電位(標準還原電位)下表是解離不同金屬的氧化電位（於25℃時）。正負號標示相對於氫的電位。鋰鉀鈉鎂鋁鋅鐵錫鉛銅汞銀鉑金3.052.922.712.371.660.760.440.140.13-0.34-0.78-0.80-1.20-1.42構成電池的二個半電池分別具有各電極固有的電位，其電位差之絕對值就是該電池的電壓。而電極的固有電位，稱為半電池電位Zn→Zn2++2e-Zn2++2e-→

Zn氧化反應還原反應還原電位=-0.76V氧化電位=0.76V68半電池電位(標準還原電位)下表是解離不同金屬的氧化電位（於2常見的電動勢69常見的電動勢18氧化電位ZnCuAgH2MgZn2+Cu2+Ag+H+Mg2+0.762.370-0.34-0.8Mg(s)＋Ag2+(aq)→Mg2+(aq)＋Ag(s)Zn(s)＋Cu2+(aq)→Zn2+(aq)＋Cu(s)電位=2.37–(-0.8)=3.17電位=0.76–(-0.34)=1.10Cu(s)＋Mg2+(aq)→Cu2+(aq)＋Mg(s)電位=(-0.34)–2.37=-2.71(不反應)70氧化電位ZnCuAgH2MgZn2+Cu2+Ag+H+Mg2◆1799伏特電池可以說是今日電池的起源◆其後的一個重要發展則是丹尼爾(1776-1827)以鋅浸於稀酸電解質與銅浸於硫酸銅溶液所形成的丹尼爾電池，改善了原本電池電流遞減的缺點，增進連續放電時的性能。◆1864勒克朗舍提出了勒克朗舍電池，並幾經改良，成了現今一般乾電池工業的主軸與一次電池工業的基礎。◆1859二次電池--普朗特所發明的鉛酸蓄電池，因技術的開發與改進，又陸陸續續有鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池等的出現。今日，電池的改進與新式電池的發明仍然持續進行中，像是鋰離子電池、高分子鋰電池、燃料電池、太陽能電池等，隨時因應不同時代人們的需求。◆1839WilliamR.Grove（1811－1896）發明燃料電池(當時稱作氣體電池)電池的演進

71◆1799伏特電池可以說是今日電池的起源電池的演進20化學電池分類根據電池本身的充放電特性與工作性質大致區分為一次電池、二次電池與燃料電池。◆一次電池：乾電池、水銀電池與鹼性電池等。◆二次電池：鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子二次電池和高分子鋰電池等。◆燃料電池：只要持續地提供活性物質，電池就可以持續地放電。例如：氫氧燃料電池、甲醇燃料電池等。72化學電池分類21化學電池分類

一次電池(primarycell)

：一次放電後，內部物質起化學變化而終止使用，不能重複充電再使用，如錳乾電池、鹼錳乾電池、銀電池、水銀電池、鋰電池等。二次電池(secondarybattery)：化學反應為可逆變化，當放電後內部物質起變化後可再度充電，可由外部加入反方向電流使化學變化的物質恢復原狀，按最初的狀態使用。它是可以多次重複進行充電、放電使用的電池，如汽機車常用的鉛蓄電池(鉛酸電池)、鹼蓄電池(鎳、鎘或氧化銀-鋅、鐵、鎳等)、鋰離子電池等。二次電池始於1859年Plante所發明的鉛蓄電池燃料電池(fuelcell)：不像一般非充電電池一樣用完就丟棄，也不像充電電池一樣，用完須繼續充電，燃料電池正如其名，是繼續添加燃料以維持其電力，將化學反應物質(燃料)連續供給，即可繼續獲得電能。燃料有使用氣體(如氫氧燃料電池)、液體(如甲醇燃料電池等)、固體(如鋅燃料電池等)。73化學電池分類一次電池(primarycell)：一常見的一次電池鋰離子二次電池

鎳鎘電池鎳氫電池

鉛酸電池常見的二次電池燃料電池組74常見的一次電池鋰離子二次電池鎳鎘電池鎳氫電池鉛酸電池當兩種不同的金屬浸於電解液中時，便形成一個電池。儲存於原子間的化學能藉由化學反應轉換為電能。電池的工作原理75當兩種不同的金屬浸於電解液中時，便形成一個電池。儲存於原子間乾電池是最通用的電池之一，又叫做Lechanche(勒克朗舍)電池，得名自發明家GeorgesLechanche(1864年提出)。

（－）Zn|NH4Cl(aq)|MnO2+C（＋）

乾電池的負極是鋅罐，它常用鋼或紙板外套包圍，防止與大氣作用。正極是一支碳棒及外層包圍碳棒的二氧化錳(MnO2)和石墨粉的厚漿。兩電極之間填滿了NH4Cl和ZnCl2的飽和溶液和一些惰性漆料濕漿糊，當電極被連接時，負極的鋅即被氧化就失去電子(e-)。失去的電子便經由電線跑到正極使NH4Cl中解離出的NH4+離子還原，同時也形成氫氣。釋出的氫再被氧化錳所氧化，而NH3則被利用形成錯合物。鋅錳乾電池76乾電池是最通用的電池之一，又叫做Lechanche(勒克朗舍常見的乾電池或碳鋅電池，負極(陽極)：鋅，正極(陰極)：碳棒加上活性物質二氧化錳，電解質：由氯化銨、氯化鋅、澱粉等組成。在25℃時可以提供1.5V左右的電壓值。此種電池的發展相當早，約在1862年由法國人G.Lechance所發明；雖然發展的早，但因為具有價格便宜、製造容易、自放電率低、高重量能量比(50~80Wh/kg)及攜帶方便的優勢；所以在一次電池中，仍然是產量最高、用途最廣的一種。儘管技術發展已久，但還是有功率過小的缺點，使得該種電池並不適用於大電流的放電；此外，放電過程中也有著電壓不穩的問題。

鋅錳乾電池的開路電壓會因為儲存時間的長短及陰極二氧化錳的性質不同(有電解二氧化錳、天然二氧化錳等)而改變，範圍大概在1.50~1.80V之間。如果所使用的是電解的二氧化錳，因為純度以及活性較高的關係，可以提昇電池的電壓與電容量。77常見的乾電池或碳鋅電池，負極(陽極)：鋅，正極(陰極)：碳棒各種不同造型的乾電池

鋅錳乾電池的保存相當重要，若放置於高溫潮濕的環境中，會使得陽極的鋅產生腐蝕而進一步的造成嚴重的自放電情形。此外，鋅錳乾電池的密封良好度也相當重要；倘若密封情形不佳，電解液中的水分將會揮發掉，使得電池無法放電，另一方面也可能因為氧的進入電池而造成自放電率加劇。78各種不同造型的乾電池鋅錳乾電池的保存相當重要，若放置於高溫鹼性電池鋅錳乾電池和鹼性電池的構造相當類似，負極：鋅，正極：二氧化錳，電解質：鹼性氫氧化鉀。

就效能來說，鹼性電池的蓄電量約是碳鋅電池的兩倍左右。但是鹼性電池的售價，大約也是碳鋅電池的兩到三倍；因此使用鹼性電池來取代碳鋅電池並不會更為划算。乾電池的改良，在較大電流時仍可維持可用電壓，且低溫下可使用，壽命較長，而且能夠有限度地被充電(其實很少人會把這種電池拿去充電的)當連接電極時，負極的鋅(Zn)與氫氧根離子作用，使鋅變成氧化鋅，且生成水並釋出電子，負極釋出的電子又與正極的二氧化錳作用，讓二氧化錳還原(獲得電子，價數由4+變為3+)。

79鹼性電池鋅錳乾電池和鹼性電池的構造相當類似，負極：鋅，正極水銀電池

二次大戰期間所發展出來的一種電池。在釋出電流之餘仍可保有穩定之電流。負極：90%的鋅粉與10%的汞正極：80~95%的氧化汞與5~15%的石墨組成電解質：35~40%KOH常見的水銀電池，因為電解液為鹼性故屬於鹼性電池。此類電池放電平穩、開路電壓也非常穩定、易保存且有相當高的體積能量比，於25℃時具有1.34V的放電電壓。所以適用於助聽器或照相機上。80水銀電池二次大戰期間所發展出來的一種電池。29一次鋰電池

所有以鋰金屬為陽極活性材料的電池皆可稱作鋰電池，因為鋰金屬具有較負的電位值與密度小的特性，所以搭配上適當的陰極便可構成具有高重量能量比、高放電電壓、放電電壓平穩、自放電率小、儲存壽命長、工作溫度範圍廣(-20~50℃)以及低溫性能佳的良好電池。而陰極的選擇可為I2、Ag2CrO4、MnO2、CuO、SO2、SOCl2等，在電解質部分也有有機電解質、無機電解質、固態電解質、熔融鹽類電解質等。透過這些不同的組合，鋰電池可以為一次電池也可以為二次電池；此一次鋰電池乃指鋰二氧化錳電池。其所使用的陰極、陽極分別是二氧化錳與鋰金屬，電解液為加入約1ml/L的LiClO4的有機電解液，而開路電壓為3.5V，工作電壓則是2.9V。81一次鋰電池所有以鋰金屬為陽極活性材料的電池皆可稱作鋰電池，鋰離子二次電池

鋰離子電池以鋰鈷氧化物、鋰錳氧化物、鋰鎳氧化物等作為陽極活性材料，在陰極材料的部分則為碳材料，電解質也有許多種可能：LiPF6、LiClO4、LiBF4等，電解液為PC與EC為主。電壓可達到3.6V，而能量密度為250~300Wh/L(或90~110Wh/kg)。該電池具有相當高的能量密度及工作電壓，再加上長循環壽命與較無記憶效應的特性，使得鋰離子二次電池佔有率日益上升。但其成本過高，過充、放電時有安全顧慮而需保護迴路等問題仍是需要克服的缺點。82鋰離子二次電池鋰離子電池以鋰鈷氧化物、鋰錳氧化物、鋰鎳氧化鉛蓄電池

基本構造是在硫酸中浸泡鉛板和氧化鉛板，而這兩塊板子就是兩個電極，負極為鉛板，正極為氧化鉛板(許多鉛蓄電池的電極使用銻含量4.2%的鉛銻合金，或含鈣0.8%的鉛鈣合金)。當電池放電時，負極的鉛會和硫酸中的硫酸根離子化合成硫酸鉛，且附著在陽極上，同時也產生電子。電子通過電線至正極形成電流，和正極的氧化鉛與硫酸中的氫離子、硫酸根離子一同化合成硫酸鉛和水。83鉛蓄電池基本構造是在硫酸中浸泡鉛板和氧化鉛板，而這兩塊板子8433鎳鎘電池

屬於蓄電池的一種。使用壽命較長，約能充電1000次左右。放電和充電速率高。負極的鎘(Cd)和氫氧化鈉(NaOH)中的氫氧根離子(OH-)化合成氫氧化鎘，並附著在陽極上，同時也放出電子。電子沿著電線至陰極，和正極的二氧化鎳與氫氧化鈉溶液中的水反應形成氫氧化鎳和氫氧根離子，氫氧化鎳會附著在陽極上，氫氧根離子則又回到氫氧化鈉溶液中，故氫氧化鈉溶液濃度不會隨著時間而下降。

85鎳鎘電池屬於蓄電池的一種。34鎳氫電池

鎳氫電池與鎳鎘電池所使用的正極材料與電解液相同，都是以氫氧化鎳為負極活性材料，電解液是以水及電解質KOH組成。但鎳氫電池的負極活性物質則是儲氫合金。所能提供的電壓約為1.2V，具有不錯的能量密度(50~60Wh/kg或250~300Wh/L)，以及良好的循環壽命。因為所使用的負極活性物質不含鎘，所以不會像鎳鎘電池有鎘污染的問題。但鎳氫電池在高溫下效能較差，且在一般使用上有自放電率高及記憶效應的問題。86鎳氫電池鎳氫電池與鎳鎘電池所使用的正極材料與電解液相同，都一次鋰電池(拋棄式電池)名稱負極正極電解質用途乾電池鋅二氧化錳NH4ClZnCl2MnO2與澱粉手電筒玩具鹼性電池鋅二氧化錳KOH或NaOH手電筒、玩具水銀電池鋅氧化汞KOH手錶、相機氧化銀電池鋅氧化銀KOH相機、心律調節器鋰碘電池鋰碘LiI心律調節器87一次鋰電池(拋棄式電池)名稱電解質用途乾電池鋅二氧化錳NH4二次電池(充電式電池)名稱負極正極電解質用途鉛蓄電池(鉛酸電池)鉛二氧化鉛30%H2SO4(aq)汽、機車鎳鎘電池鎘二氧化鎳KOH或NaOH閃光燈鎳氫電池儲氫合金二氧化鎳KOH或NaOH閃光燈88二次電池(充電式電池)名稱負極正極電解質用途鉛蓄電電池的功率及重量密度89電池的功率及重量密度38水果電池

颱風季節來臨，不妨試試製作「水果電池」，以備停電不時之需。水果能作為電池，是因為水果中含有檸檬酸、酒石酸等電解質的關係！90水果電池颱風季節來臨，不妨試試製作「水果電池」，以備停電不9140利用家裡現有的材料，做個水果電池來看看。這時鋅的代用品是做菜常用的鋁箔（與鋅的離子傾向很接近），找個銅幣作為銅的代替品，而稀硫酸的代用品則是檸檬汁，將檸檬汁塗在紙上，以它來隔開鋁箔與銅幣如果檸檬都可以用作電池的材料的話，那我們身邊有許多的東西，應該也不成問題！不錯，無論是醋、葡萄、蘋果、梨、蕃茄、西瓜等多汁的水果都可以作為電池的材料。這些電池我們就稱為「水果電池」。番茄電池，是水果電池中，電力最強的一種。92利用家裡現有的材料，做個水果電池來看看。這時鋅的代用品是做菜如果用銅片作為正極、鋅片作為負極，以柳橙（含檸檬酸：C6H8O7．H2O）電池為例：

負極：Zn＋H3C6H5O7→ZnHC6H5O7＋2H＋2e-（電子，經外電路流到銅極）

正極：2H﹢＋2e-→H2

93如果用銅片作為正極、鋅片作為負極，以柳橙（含檸檬酸：C6H8紙張一樣薄的拋棄式電池現代的電池似乎經歷了一場減重的過程後，變得愈來愈薄了。以色列的PowerPaper（能量紙）是一種低電量電池，厚度和紙張差不多，此型的電池靠9個擁有專利權、外觀和油墨類似的電解質來提供電力，成為一個穩定且對環境無害的電力來源。電池的電力大小和表面積成正比，1吋見方大小的電池能夠提供電壓1.5伏特、每小時千分之15安培電流的電力，和目前的鈕釦形電池差不了多少，而且壽命長達兩年。這種電池可以用現有的標準的設備，以每平方吋1分美元的成本製造。PowerPaper並不是要和目前能夠提供更大電量的鋰電池等薄型電池技術競爭。相反的，PowerP