【趣味电力】快没电的电池,为什么咬一下后就变得有电了呢?

估计很多朋友都有过这样的经历,各种电器的遥控器、玩具车等里面的电池没电了,取下来用嘴咬一下,电池的表面发生一定程度的变形之后,再放回去有可能还可以继续使用一段时间。原来放不出电的电池,为何会在咬一下之后突然变得有电了呢?
要回答这个问题,需要了解一下电池的主要结构。电池是一种可以将化学能、光能等能源形式转化为电能的装置,根据能量转化方式的不同,可以将电池分为光电池、化学电池等。而我们在日常生产生活中经常接触的电池一般都是化学电池,也叫干电池。不过,干电池的种类也多种多样,比如不可充电的一次性电池、可充电电池、铅蓄电池、燃料电池等。我们在遥控器、玩具车等上面用到的一般都是型号为五号或者七号的一次性干电池。

普通的一次性干电池,从结构上看主要有三大部分组成,一是包裹在最外面的锌层,其作为电池的负极;二是中间的碳棒,在正面的顶部有一个小突起,以利于电池之间以及与导体之间的对接,碳棒起到电池正极的作用。三是处在锌层和碳棒之间,填充着具有一定黏性的化学物质,主要包括石墨、二氧化锰等,而在混合物之间还放有一层纤维网,上面涂抹着厚厚的氯化铵、氯化锌、淀粉等混合物构成的电解质胶体,所有的这些中间物质,都能起到传输电荷的作用。

当一次性干电池在工作即处于放电状态时,负极的锌层由于化学性质比较活泼,与氯化氨、氯化锌等发生氧化反应,而失去电子,这些电子经过中间的石墨传递给碳棒,经过导线通过用电器之后返回到电池的正极上,二氧化锰吸收电子发生还原反应,从而完成电荷的完整周期转移。一个完整周期的化学反应式为:
Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O

从以上反应式可能看出,电池中的碳棒、石墨、淀粉不参与任何反应,只是起到传递电荷或者固定电解质的作用,实际上消耗的是电池外面包裹的锌层、中间填充物中的二氧化锰以及纤维网上面的氯化铵等。
当电池工作时,由于锌的不断消耗,一方面锌层会不断变薄,释放出相应的氢气,氢气的产生在一定程度上会加大电池的内阻。与之相对的,正极中的二氧化锰又与化学反应的中间产物-氢气结合,还原成三氧化二锰,理论上来说氢气在一个电荷转移周期内的产生量和消耗量是平衡的,但如果一次性干电池工作时间太长,那么电池内部的二氧化锰被“还原”得差不多了,对于氢气的吸收能力会持续下降,而一旦达到“饱和”,则电池的内阻会迅速上升,电荷的转移会受到极大程度地遏制,从而输出电池持续变小直至消失,在我们看来电池就没电了。

作为普通的一次性干电池,由于其填充物基本是以颗粒状或者糊状存在的,一方面混合程度不可能达到完全的均匀,另一方面,在电池使用过程中,其参与化学反应的物质分布也不可能是各向同性的,这样就会带来一种不可避免的情况,那就是在某些区域参与化学反应的物质已经消耗完毕,而其它一些区域反应不完全或者根本没有参与反应。当我们利用外力,比如用牙咬、用重物压等方式,可以推动里面的物质在一定范围内重新进行分布,就有可能让这些物质重新参与到化学放电反应过程中,在我们看来咬一下电池就突然又有电了。

这里需要指出的是,由于电池在持续放电过程中,会发生锌层变薄的现象,而且放电反应会产生水,电池内部的氯化锌、氯化氨可以形成水溶液,从电池内部渗透出来,从而使电池外部发湿发粘,而这些物质对人体又是有害的,所以不建议用牙直接咬电池,否则不但味道非常刺激不说,而且对身体健康非常不利。

因此,当我们碰到电池没电的情况,要尽早更换新的电池来使用,切忌不要用牙来咬。那些用完的电池,要正确的按照分类方式,投入到有害垃圾桶内,千万不要用火烧处理、新旧混用或者试着充电,否则极有可能带来不必要的安全隐患和威胁。