電池無處不在——在汽車、計算機、膝上型電腦、可攜式*****器以及手機中都有它的身影。電池實際上是乙個由大量可以生成電子的化學物質組成的裝置，生成電子的化學反應稱為「電化學反應」。本文從電池的基本工作原理、電池內部發生的實際化學反應、電池未來的發展前景以及可能會取代電池的能量源等方面對電池進行了全面介紹。
如果你留意一下電池，便會發現它有兩個端子。乙個端子標記為（+）（正極），另乙個端子標記為（-）（負極）。在aa型、c型或d型電池（普通的手電筒電池）中，電池的兩端便是端子。
在大型的汽車蓄電池中，有兩個較重的極柱用作端子。
電子聚集在電池的負極端子，如果在負極端子和正極端子之間連線一根金屬線，電子便會從負極端子迅速流向正極端子（並且會瞬間擊壞電池——這種情況通常比較危險，尤其對於大型電池更是如此，因此切勿執行此操作）。通常情況下，應使用金屬線將某種型別的負載連線到電池，負載可以是燈泡、電動機或類似無線電這樣的電路。
電池內部的化學反應可生成電子，兩個端子之間流動的電子數量取決於此化學反應生成電子的速度（電池的內部電阻）。電子從電池流入金屬線，並且必須從負極端子流向正極端子才會發生化學反應。這就是電池在閒置一年以後仍具有大量能量的原因——除非電子從負極端子流向正極端子，否則將不會發生化學反應。
當連線金屬線後，將開始發生化學反應。
2023年，alessandro volta（伏特）發明了第一塊電池。為了製作這塊電池，他將鋅片、用鹽水浸泡過的吸墨紙和銀片交替堆疊在一起，如圖所示：
這種結構稱為伏打電堆。伏打電堆的頂層和底層必須是不同的金屬，如圖所示。如果用一根金屬線將伏打電堆的頂部和底部連線在一起，便可以從電堆中測量到電壓和電流。
電堆的高度不受限制，每增加一層都會使電壓按固定值遞增。
在十八世紀發電機誕生之前（發電機於十八世紀70年代誕生並得到完善），daniell電池（另有三個別名：因鋅電極的典型形狀而得名的「crowfoot電池」，因重力使兩種硫酸鹽分開而得名的「重力電池」，以及因為使用液體電解質而得名的「溼電池」，它與現代「乾電池」正相反）是極為普遍的電報和門鈴供電裝置。daniell電池是由銅極板和鋅極板以及硫酸銅和硫酸鋅組成的溼電池。
要製作daniell電池，請將銅極板置於玻璃瓶的底部。向銅極板上倒入半瓶硫酸銅溶液。然後將鋅極板懸於瓶中（如圖所示），並慢慢將硫酸鋅溶液倒入瓶中。
由於硫酸銅的密度大於硫酸鋅，因此硫酸鋅將「懸浮於」硫酸銅之上。顯而易見，這種方法並不適用於手電筒，但對於固定裝置卻比較適合。如果你可以使用硫酸鋅和硫酸銅，則可以嘗試自製乙個daniell電池。
實驗如果要了解用於製作電池的電化學反應，可以輕鬆地在家進行實驗，以嘗試不同的組合。要準確地進行這些實驗，您需要在當地的電子市場或硬體商店購買乙個廉價（10美元至20美元）的伏特-歐姆表。確保伏特-歐姆表可以顯示低電壓（位於1伏範圍內）和低電流（位於5至10毫安範圍內）。
這樣，您便可以確切看到電池發生的反應。
首先，可以使用硬幣和紙板自製乙個伏打電堆。將鹽與水混合在一起（盡量達到飽和），並將紙板浸入鹽水中。然後將一美分硬幣和五美分硬幣交替堆疊在一起，檢視電堆生成的電壓和電流讀數是多少。
改變電堆的層數，並檢視它對電壓的影響。節日嘗試交替堆疊一美分硬幣和十美分硬幣，並檢視結果如何。也可以交替堆疊十美分硬幣和五美分硬幣。
還可以嘗試使用的其他金屬包括鋁箔和鋼，而每個金屬組合都會生成略微不同的電壓。
另乙個可以嘗試的實驗需要使用嬰兒食品罐（如果你的家裡沒有嬰兒，只需在商場購買幾個嬰兒食品罐，然後將其中的食品全部倒出即可）、稀酸、金屬線和釘子。向罐中倒滿檸檬汁或醋（稀酸），然後將一根釘子和一根銅線放入罐中，使其互不接觸。可以嘗試使用鍍鋅釘和普通的鐵釘。
然後將伏特表與釘子和銅線連線在一起，測量電壓和電流。將檸檬汁替換為鹽水，並使用其他硬幣和金屬，可以檢視其對於電壓和電流的影響。
你可以製作的最簡單的電池或許稱作鋅碳電池。通過了解該電池內部發生的化學反應，你可以對電池的基本工作原理有所了解。
假設有一瓶硫酸（h2so4），將鋅棒放入其中後，硫酸會立即將鋅棒溶解。隨後會看到鋅棒上生成了氫氣氣泡，此時鋅棒和硫酸將開始變熱。下面介紹了所發生的化學反應：
硫酸分子離解為三個離子：兩個h+離子和乙個so4--離子。
鋅棒表面上的鋅原子失去兩個電子（2e-），變為zn++離子。
zn++離子與so4--離子結合生成znso4，後者溶解於硫酸。
鋅原子失去的電子與硫酸中的氫離子結合生成h2分子（氫氣）。因此我們看到鋅棒上產生了氫氣泡。
如果此時將一根碳棒放入硫酸中，則硫酸與碳棒之間不會發生任何反應。但如果在鋅棒與碳棒之間連線一根金屬線，則將發生兩個變化：
電子流經金屬線並與碳棒上的氫結合，因此碳棒上開始產生氫氣泡。
熱量已經減少。可以使用流經金屬線的電子為電燈泡或相似負載供電，並可以測量金屬線的電壓和電流，而某些熱能已轉化為電子移動。
而電子很難移動到碳棒，因為它們更容易與碳棒上的氫結合。該電池將產生0.76伏的特徵電壓。最終，鋅棒將完全溶解，或硫酸中的氫離子被耗光，從而使電池「耗盡」。
任何電池的內部均發生相同型別的電化學反應，從而導致電子從一極移動到另一極。電池的電壓取決於實際使用的金屬和電解液——每個不同的反應都具有乙個特徵電壓。例如，下面介紹了汽車鉛酸蓄電池的某個電池單元中發生的電化學反應：
該電池單元有兩個極板，乙個是鉛極板，另乙個是二氧化鉛極板，兩個極板浸泡在強硫酸電解液中。
鉛與so4結合生成pbso4和乙個電子。
二氧化鉛、氫離子和so4離子以及鉛極板中的電子在二氧化鉛極板上生成pbso4和水。
電池放電時，兩個極板上均生成pbso4（硫酸鉛），而硫酸中生成水。每個電池單元的特徵電壓大約為2伏，因此六個電池單元組合在一起構成了乙個12伏蓄電池。
鉛酸蓄電池有乙個很好的特性，即反應完全可逆。如果在適當的電壓下向電池充電，兩個極板上將再次生成鉛和二氧化鉛，從而可以不斷地重複使用蓄電池。在鋅碳電池中，由於很難使氫氣返回到電解液中，因此很難發生逆向反應。
現代電池使用各種化學物質為反應提供能量。典型的化學電池包括：
鋅碳電池——（也稱為標準碳電池）所有廉價的aa型、c型和d型乾電池均使用鋅碳化學物質。電極為鋅和碳，兩極之間採用酸性糊狀液體作為電解液。
鹼性電池——用於常見的duracell（金霸王）和energizer（勁量）電池，電極為鋅和二氧化錳，並使用鹼性電解液。
照相機鋰電池——照相機中的電池使用鋰、碘化鋰和碘化鉛，因為它們能夠提供電湧保護。
鉛酸電池——用於汽車，電極為鉛和二氧化鉛，並使用強酸電解液（可充電）。
鎳鎘電池——電極為氫氧化鎳和鎘，並使用氫氧化鉀作為電解液（可充電）。
鎳金屬氫化物電池——此類電池將很快取代鎳鎘電池，因為前者不存在記憶效應，而後者卻存在（可充電）。
鋰離子電池——由於具備極佳的功率重量比，因此此類電池通常用於高階膝上型電腦和手機（可充電）。
鋅空氣電池——此類電池重量輕，並可以充電。
鋅汞電池——此類電池通常用於助聽器。
鋅銀電池——由於具備良好的功率重量比，因此此類電池用於航空航天裝置。
金屬氯化物電池——此類電池用於電動車。
在幾乎所有使用電池的裝置中，你都不可能一次僅使用乙個電池單元。通常需要將電池單元串聯在一起形成更高的電壓，或將其併聯在一起形成更高的電流。使用串聯結構可以增加電壓。
使用併聯結構可以增加電流。下圖顯示了這兩種結構：
上面的結構稱為「併聯」結構。如果假設每個電池單元生成1.5伏電壓，則四個併聯電池也將生成1.
5伏電壓，但提供的電流卻為單個電池單元的四倍。下面的結構稱為「串聯」結構。四個電壓加在一起將生成6伏電壓。
通常情況下，當你購買電池包時，包裝上會顯示電池的額定電壓和額定電流。例如，我的數位相機使用四節鎳鎘電池，每個電池單元的額定電壓為1.25伏，額定電流為500毫安時，額定毫安時表示電池理論上可以在一小時內生成500毫安的電流。
您可以將額定的毫安時劃分為多種不同的形式，乙個500毫安時的電池可以在100小時內生成5毫安電流，在50小時內生成10毫安電流、在20小時內生成25毫安電流，或（在理論上）在1小時內生成500毫安電流，甚至在30分鐘內生成1,000毫安電流。
但電池並不具備如此高的線性。首先，所有電池都有乙個額定的最大電流——乙個500毫安時的電池無法在1秒內生成30,000毫安電流，原因是該電池的化學反應無法在如此短的時間內發生，並且在更高的電流強度下，電池會生成大量熱量，從而損失了某些能量。此外，在極低的電流強度下，許多化學電池的壽命可能會比預期的壽命長或短。
但在通常的使用範圍內，可以對額定毫安時進行一定程度的線性劃分。使用額定的毫安時，可以粗略估計電池在給定負載下的持續供電時間。
如果將四個1.25伏、500毫安時的電池串聯在一起，則最終的電壓為5伏(1.25x4)，電流為500毫安時；如果將這四個電池併聯在一起，則最終的電壓將為1.
25伏，電流為2,000（500x4）毫安時。
您是否見過普通9伏電池的內部結構？
該電池包含6個非常小的電池，每個電池在串聯結構中可以生成1.5伏電壓！
電池工作原理
你可以製作的最簡單的電池或許稱作鋅碳電池。通過了解該電池內部發生的化學反應，你可以對電池的基本工作原理有所了解。假設有一瓶硫酸 h2so4 將鋅棒放入其中後，硫酸會立即將鋅棒溶解。隨後會看到鋅棒上生成了氫氣氣泡，此時鋅棒和硫酸將開始變熱。下面介紹了所發生的化學反應 硫酸分子離解為三個離子 兩個h 離...
原電池的工作原理
原電池說課稿 各位專家 各位同行，大家早上好，我是來自07級化教 1 班的顧曉蘭，今天我所講課的內容是高中化學 魯科版 選修4 化學反應原理 第一章第三節第一課時 原電池的工作原理 一 說教材 1.在教材中的地位和作用 教材地位 該節內容為高中電化學的開始,在此之前學生學習過的氧化還原反應，能量之間...
原電池的工作原理教案
教學過程 一 複習預習 複習氧化還原反應的知識內容，並列舉一些鞏固氧化還原反應，分析反應中轉移電子數的情況，判斷金屬性的強弱，氧化性和還原性的強弱。二 知識講解 考點1 原電池 1 原電池定義 將化學能轉變為電能的裝置。2 實質 將氧化還原反應的電子轉移變成電子的定向移動。即將化學能轉化成電能。3 ...