科普：為什么市面上不同的電池具有不同的電壓？

這幾天陪兒子整理玩具飛機(jī)和汽車的時候，突然被問到為什么有的電池是 1.5V，有的充電的是 3.7V 呢？

我一下子還真給懵住了，不知道怎么回答。

于是趕緊加班系統(tǒng)的了解了一下電池這個東西，也給大家科普一下。

市面上那么多電池，為什么電壓都不一樣呢？

先來一個淺科普：鉛酸電池的電壓可不是 12V

鉛酸電池（VRLA），是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的蓄電池。鉛酸電池放電狀態(tài)下，正極主要成分為二氧化鉛，負(fù)極主要成分為鉛；充電狀態(tài)下，正負(fù)極的主要成分均為硫酸鉛。

一個單格鉛酸電池的標(biāo)稱電壓是2.0V,能放電到1.5V,能充電到2.4V；在應(yīng)用中，經(jīng)常用6個單格鉛酸電池串聯(lián)起來組成標(biāo)稱是12V的鉛酸電池，還有24V、36V、48V等。

我們萬用表里面用的這個9V 的電池，其實(shí)他也不是真正的 9V，這種電池被統(tǒng)稱為積層電池。

積層電池是用于儀表測量儀器供電。電池容量小，電壓高，內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)遲緩 放電電流小，能使用很長時間。

再者，還有這個 12V的圓柱電池，看著和堿性電池一樣，其實(shí)他也不是12V，他是 8 個 1.5V 的堿性電池串在一起而已。

接下來進(jìn)入深度科普

其實(shí)，到目前為止，人類發(fā)現(xiàn)的材料里面，鋰電池的電勢算是很高的了，再高的都不穩(wěn)定，所以目前單電池，或者說原電池，最高電壓的當(dāng)屬鋰電池的 3V，這里的這個電壓叫做電極電勢。

電極電勢指的是什么？

電極電勢大小都是指的物質(zhì)得失電子的能力，金屬物質(zhì)因?yàn)槭菃我晃镔|(zhì)，根據(jù)元素周期表的排列即可分出強(qiáng)弱。較活潑的金屬為負(fù)極，較不活潑的金屬為正極。

但是，當(dāng)我們采用金屬氧化物等復(fù)雜的材料做電極的時候，就不那么容易分得出他們得失電子的能力了，因此很多科學(xué)家做實(shí)驗(yàn)，制定出了一個表格來記錄不同材料的電極電勢大小，可以百度一下，類似下面這樣

所以，從上面的這樣的電極電勢表中我們就可以查到很多原電池的電壓了，比如堿性電池 1.5V，鎳鎘和鎳氫都是在1.2V左右，鉛酸原電池是 2V，鋰電池則為 3V多。

注意，這里的原電池的電勢其實(shí)正負(fù)極材料的電極電勢之差。比如上圖的鋅汞電池就是 2V 的（電解液濃度問題，不一定能達(dá)到理論電勢）。

多說一句，我們常見的紐扣鋰電池電壓一般為3V，這個是由多種形式的，有的是兩個堿性電池串聯(lián)的，有的則是鋰電池直接一個原電池制造的。

而對于三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，他們之所以被標(biāo)稱為 3.7V 和 3.2V，原因就是他們使用的電極材料不同，因此正負(fù)極材料的電極電勢求差后得到的就是他們的開路電壓。