一般來說,產(chǎn)生極化現(xiàn)象有3個(gè)方面的原因。
1)歐姆極化充電過程中,正負(fù)離子向兩極遷移。在離子遷移過程中不可避免地受到一定的阻力,稱為歐姆內(nèi)阻。為了克服這個(gè)內(nèi)阻,外加電壓就必須額外施加一定的電壓,以克服阻力推動(dòng)離子遷移。該電壓以熱的方式轉(zhuǎn)化給環(huán)境,出現(xiàn)所謂的歐姆極化。隨著充電電流急劇加大,歐姆極化將造成蓄電池在充電過程中的高溫。
2)濃度極化電流流過蓄電池時(shí),為維持正常的反應(yīng),最理想的情況是電極表面的反應(yīng)物能及時(shí)得到補(bǔ)充,生成物能及時(shí)離去。實(shí)際上,生成物和反應(yīng)物的擴(kuò)散速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上化學(xué)反應(yīng)速度,從而造成極板附近電解質(zhì)溶液濃度發(fā)生變化。也就是說,從電極表面到中部溶液,電解液濃度分布不均勻。這種現(xiàn)象稱為濃度極化。
3)電化學(xué)極化這種極化是由于電極上進(jìn)行的電化學(xué)反應(yīng)的速度,落后于電極上電子運(yùn)動(dòng)的速度造成的。例如:電池的負(fù)極放電前,電極表面帶有負(fù)電荷,其附近溶液帶有正電荷,兩者處于平衡狀態(tài)。放電時(shí),立即有電子釋放給外電路。電極表面負(fù)電荷減少,而金屬溶解的氧化反應(yīng)進(jìn)行緩慢Me-e→Me+,不能及時(shí)補(bǔ)充電極表面電子的減少,電極表面帶電狀態(tài)發(fā)生變化。
這種表面負(fù)電荷減少的狀態(tài)促進(jìn)金屬中電子離開電極,金屬離子Me+轉(zhuǎn)入溶液,加速M(fèi)e-e→Me+反應(yīng)進(jìn)行??傆幸粋€(gè)時(shí)刻,達(dá)到新的動(dòng)態(tài)平衡。但與放電前相比,電極表面所帶負(fù)電荷數(shù)目減少了,與此對(duì)應(yīng)的電極電勢(shì)變正。也就是電化學(xué)極化電壓變高,從而嚴(yán)重阻礙了正常的充電電流。
同理,蓄電池正極放電時(shí),電極表面所帶正電荷數(shù)目減少,電極電勢(shì)變負(fù)。這3種極化現(xiàn)象都是隨著充電電流的增大而嚴(yán)重。
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