現代生活中我們時時刻刻都離不開電了，電每時每刻都在為我們服務着。基本上我們用的所有的電都是來自發電廠的電，家裡的大型家電由于不會經常移動，因此，都是插着插座，随時可以使用，當我們需要使用經常拿動的電子産品時，不能時時刻刻插着插座，因此需要使用電池來為我們提供電力，關于電池你是否有很多疑問？那麼我們就來詳細了解。

在1799年，伏特把一塊鋅闆和一塊銀闆浸在鹽水中，發現連接兩塊金屬的導線中有電流通過，于是，他把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片疊起來，用手觸摸兩端時，會感到強烈的電流刺激。伏特用這種方法成功的制成了世界上第一個電池——“伏特電堆”。這個“伏特電堆”實際上就是串聯的電池組。它成為早期電學實驗以及電報機的電力來源。

伏特與他的“伏特電堆”

伏特電堆

于是，電池就被這樣給發明了，經過幾百年的發展，電池從以前的“伏特電堆”到現在的幹電池、二次電池。電池的效率越來越高，能量也越來越高，因此充滿電能使用的時間也越來越長。那麼這些電池的電是怎麼來的？我們來講解它的具體工作原理。

在了解電池之前，我們先來了解一下金屬。

金屬在我們生活中非常常見，比如鐵、銅、鋁等等，金屬有一個性質，就是非常容易被氧化，因此，它的化學性質非常活潑。我們以锂金屬為例。锂原子質子數為3，因此，锂原子中也就含有3個電子。

锂原子結構

電子在核外的排布是有一定規律的，第一層隻能排兩個，因此第二層隻有一個。由于最外層的電子隻有一個，因此這個電子很容易不穩定，容易失去。我們知道電流的産生就是電流的定向流動，失去的這個電子如果通過導線流到另外一個電極，那不就能能夠産生電流，锂離子電池正是運用這個原理。

我們把電池稱為化學電源，它是一個能量轉換的裝置，放電時，電池是将化學能轉變為電能；充電時則是将電能轉變成化學能儲存起來。當電池的正、負極用電子導體連接上并加上負載時，電流就會在負載上通過。隻要正負極參加反應的物質不斷進行反應，則電池不斷有電流輸出，直到反應物質反應完畢為止。

原電池模型

我們以上面這個最簡單的電池模型進行分析，電池的活性物質是銅和鋅，在空間上是分隔開的，當電路是斷開的時候，鋅電極和銅電極分别與硫酸鋅溶液、硫酸銅溶液相接觸。當鋅電極與電解質ZnSO4接觸時，金屬鋅會自發的失去兩個電子，于是變成鋅離子進入溶液中，鋅電極上的Zn2 離子進入溶液後，将電子留在金屬上，使鋅帶負電荷。帶負電後，它将吸引溶液中的正電荷，在鋅棒和溶液之間産生電位差，這個電位差阻止Zn2 繼續轉入溶液，同時促使Zn2 返回鋅極，于是形成這樣一個動态平衡。但總體上，鋅電極是帶負電的。

負極反應

同樣的在銅電極，銅離子很容易得到電子，得到的電子正是從銅電極中獲得，因此銅這個電極會帶上正電，并且也存在動态平衡。

正極反應

鋅電極帶負電，銅電極帶正電，因此在它們之間就會形成電勢差，也就形成了電壓，于是鋅電極這邊的電子就會流向銅電極，于是就産生了電流，有電子的流動後，兩邊的平衡狀态就會受到破壞，于是鋅會不斷失去電子而電離，銅離子會不斷得到電子。于是就有源源不斷的電流。一個電池就形成了。

當電池進行充電時，則整個過程相反。锂電池的原理和這個近似，隻是失去電子的是锂金屬，那麼，現代社會我們為什麼又用到锂電池，卻不同鋁電池或者鐵電池呢？這些金屬不是更加容易得到嗎，成本也就更加低。其實，主要是锂電池相對于其它金屬制成的電池具有很多獨特的優勢。

1.比能量高，锂離子電池的能量與質量之比可達到120~200Wh/kg，在目前的蓄電池中是最高的。由于金屬锂是質量非常輕，同樣的質量下，所帶的電荷最多。

2.放電電壓高，放電電壓一般在3.2V~4.2V以上。

3.自放電低，在正常存放情況下，锂離子電池的月自放電率僅為5%左右。

4.循環壽命長，無記憶效應，普通锂二次電池在100%的放電深度下，充放電可達500次以上。如磷酸鐵锂電池和钛酸锂電池為負極的電池循環壽命分别超過2000次和5000次。

5.充電效率高，電池循環充放電過程中能量轉換效率可達90%以上。

大家或許覺得锂離子電池似乎近些年來一直沒什麼發展，其實現在制約锂離子電池高性能的因素主要是儲锂材料和電解質材料的開發與應用。現在研究特别多的石墨烯電池就是利用石墨的層狀結構，将锂離子嵌入石墨層中，可以大大增多電池的容量，并且由于石墨烯的超強導電性，提高了電池的充放電效率。關于石墨烯，可以看我的這篇相關文章科學界的明星——石墨烯，它到底是個啥？又有什麼用？

以上就是電池的放電原理，你看懂了嗎？

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