在电池放电期间，电路中的电流从正极流向负极。根据欧姆定律，这意味着电流与电场成正比，也就是说电流从正电位流向负电位。但是电池里会发生什么呢?电流是从负电位流向正电位吗?这篇博客文章解释了电池在放电和再充电过程中的电势分布。

　　电池中的电流

　　我记得我们在学校学电气系统时的物理课。我们学会了欧姆定律，它告诉我们电流从正电位流向负电位，而电子则向相反的方向移动。基尔霍夫定律告诉我们电流必须有连续性;即电流不能从系统中“消失”。当我们观察电池的内部结构时，有正电极、负电极和分离的电解质，老师很难解释这两个定律是如何被遵守的——或者我们学生不能理解他的解释。

　　图1下面展示了这一困境。我们知道在放电过程中，电流(1)从外部电路的正极流向负极。电池内部的电流是从负电位变成正电位吗?还是电池内部没有保持电流连续性?答案可能是显而易见的:仅凭欧姆定律无法解释电池内部发生了什么。当时对我们这些年轻学生来说，什么是神秘的可以用所谓的双层。

　　图1。电池内部的电流是从负电位流向正电位吗?

　　电池中的双层结构

　　让我们看看当我们把金属条浸入电解液中会发生什么;例如，含有溶解盐的溶液。根据金属的类型及其结构，离子被吸附在金属和电解质之间的界面上。靠近金属的第一层通常由溶剂分子组成，但是一些周围没有溶剂鞘的离子也可能被接触吸附。注意，在这种情况下，负离子被吸附在带负电的表面上的接触。这一层溶剂分子和接触吸附离子由内亥姆霍兹平面(IHP)表示;看见图2。与金属表面电荷相反的溶剂化离子可以形成由外亥姆霍兹平面(OHP)表示的附加外层。

　　图2 .双层的示意图。绿色圆圈代表溶剂分子，它们位于双层右侧的任何地方，但只画在溶剂化离子周围。

　　金属表面和离子层形成带电双层。电荷双层两端的电势差δφ，是在没有任何净电流的情况下创建的。

　　不同的金属有不同的亲和力来保持电子，从而吸引不同电荷的离子。这也意味着在没有电流的情况下，电荷双层两端的电势对于同一电解质中的不同金属是不同的。

　　如果我们将由两种不同金属制成的两条金属带浸入同一电解液中，并用高阻抗电压表测量电位，以避免任何电流流动，我们就可以得到两条金属带之间的电位差。金属带、电荷双层和金属带之间的电解质之间的示意性电势分布如图所示图3。高阻抗电压表在这里用圆圈表示。

　　图3 .负电极、电解质和正电极之间的电势分布，连接到高阻抗电压表以测量开路电池电压(OCV)。

　　这两条金属带现在构成了我们小电池的电极。贵金属越多获得正电势，而贵金属带越少获得负电位。

　　在图3两个电极之间的电位差是阻止电流在系统中流动所需的精确量。平衡状态下，没有净电流时的电池电压称为开路电池电压(OCV)，用E表示OCV在图3。

　　这种电池的一个例子是由贵金属较少的锌金属带和贵金属较多的铜带制成的电池。阳极反应是锌溶解，而阴极反应是质子还原为氢。只需将两个金属条粘在一个橙子上，就可以制造这样的电池，如所示这个教程模型。橙汁用作电解质。

　　请注意，几乎不可能测量电极的平衡电位。原因是，一旦我们将测量电极插入电解液中测量另一个电极的电位，我们就会在测量电极上得到一个带电荷的双层。因此，电极电位总是针对连接在高阻抗电压表上的参考电极进行测量。高阻抗保证测量电极不受任何电流的影响，电流会改变其电位。

文章摘自：http://www.zmfea.com/news/view/783-1.html