什么是高能电池?

高能电池是具有较高比能量的电池，主要应用于工业、地质、航空等。电池比能量，在电池反应中，1千克反应物质所产生的电能称为电池的理论比能量。以铅蓄电池为例，它的电池反应为Pb+PbO2+2H2SO4─→2PbSO4+2H2O，反应物的电化学当量之和为 3.866(Pb)+4.463(PbO2)+3.659(H2SO4)懡12克，这些物质全部反应后产生1安时的电量。 因此1千克反应物质可产生83.3安时的电量。电量与电动势的乘积等于电能,所以1千克反应物产生的电能为83.3×2.044=170.3瓦时。电池的实际比能量要比理论比能量小。因为，在计算中假定了反应物全部按电池反应进行，即无副反应;忽略了电池的内阻引起的电位降;没有考虑反应物质以外的其他部件的重量。理论比能量是实际比能量的极限。在研制新型化学电池时，理论比能量与实际比能量的比值能够反映出电池的研制水平。

高能电池有哪些种类?

①以镁作负极活性物质的镁干电池:其结构与锌-锰干电池基本相同。镁的标准电极电势比较低，电化学当量小，具备了作为高能电池负极活性物质的优良条件。例如镁-锰干电池的实际比能量是锌-锰干电池的4倍,工作时电压平稳，在低温下也具有较好的工作能力，并且能耐高温贮存。其缺点是有电压滞后现象(接通后需要经一段时间，电压才能上升至终止电压值)，滞后时间约为2～3秒;由于腐蚀作用，镁电极电流效率低;不宜于小电流长时间的间歇放电。

②金属-空气电池:以空气中的氧气作为正极活性物质，金属作为负极活性物质的电池(见电池)。

③锂-非水电解质溶液电池:锂的电化学当量约为镁的二分之一，因此作为高能电池的负极，锂比镁更优越。但锂与水要激烈反应，须采用有机溶剂或非水的无机溶剂来配制电解质溶液，再加入无机盐使之导电。使用的正极材料主要有固体氟化物、氯化物、氧化物、硫化物。这些电池的理论比能量大都在1000瓦时/千克以上。其实际比能量也比较高。例如锂-氟化铜(Li/CuF2)电池在放电电流密度为2毫安/厘米2时, 实际比能量可达250瓦时/千克。由于有机电解质溶液的比电导小，电流密度不能提高,因此锂-非水电解质溶液电池是一种高比能量、低功率的电池。而锂-硫化物电池在重负荷下放电，特别当外部短路时还会发生爆炸。

④钠-硫电池：是近几年研制出的比较成熟的一种二次电池。它的负极是熔融金属钠(Na);正极活性物质是熔融多硫化钠(Na2Sx)，通常充满在多孔碳中,碳作为正极集流体。需采用导电陶瓷管将钠与多硫化钠隔开，以防直接反应而引起自放电。此外，陶瓷管还起电池中的电解质作用。电池放电时,负极上的反应为 2Na─→2Na++2e-Na+