更新时间：2023-08-15 17:33
原电池（Primary 蓄电池）是以氧化还原反应为基础，将化学能转化为电能的装置。原电池一般由四个基本部分组成，即电极、电解质、隔离物、外壳。原电池内部，氧化反应和还原反应分开进行，还原剂在负极上失去电子发生氧化反应，电子通过外电路输送到正极上，氧化剂在正极上得到电子发生还原反应，从而完成还原剂和氧化剂之间电子的转移。伏打（Volta）发明的伏打电堆是首个将化学能转化为电能的化学电源，使人们第一次获得了比较强的稳定而持续的电流，为科学家们从对静电的研究转入对动电的研究创造了物质条件。
原电池也称一次电池，是电池放电后不能用充电的方法使它复原的一类电池。常见的一次电池有锌锰干电池、锌-银电池和锂原电池三种。这类电池是一种方便的电源，常用于低功率到中功率放电，如便携电器和电子仪器，如照明、手表、计算器等。此外，原电池在水体净化防止金属腐蚀等方面也有一定应用。
废电池中可能含有多种毒重金属（如铅、镉、汞、锌、锰等）和酸、碱物质等会对人体健康和生态环境造成危害的物质，且一次电池相对于二次电池，不能再次利用，会加重对环境的影响。
1791年，意大利解剖学教授伽伐尼（Luigi Galvani）偶然发现当用铜手术刀触及一只挂在铁架上的已解剖的青蛙上外露的神经时，蛙就剧烈地抽搐。伽伐尼猜测：可能是蛙的神经中有一种看不见的生命流体，他称这种生命流体叫“动物电”或“生物电”，是这种电刺激了蛙的肌肉，发生肌肉痉挛现象，可以用金属接触肌肉把电引出来。1800年，伏打发现只要在两种金属片中间隔以盐水或碱水浸过的纸、麻布或海绵，并用金属线把两个金属片连接起来，不管有没有青蛙的肌肉，都会有电流通过。这说明电并不是从蛙的组织中产生的，蛙腿神经只不过是一种非常灵敏的验电器而已。
随后，伏打（Volta）又对各种金属和导电材料进行了实验，从而发现了著名的伏打序列。伏打把金属（以及二硫化铁等某些矿石和木炭）称为第一导体或干导体，把盐、碱、酸等的溶液称为第二类导体或湿导体。他指出：把第一类导体与第二类导体相接触，就会引起电的扰动，产生电运动。伏打将两块不同的第一类导体与浸有第二类导体溶液的湿布接触，再用导线将这两块第一类导体连接起来，成一回路，便得到虽然微弱但比较稳定的电流。当把若干个这种电池串接起来时，就能得到较强的电流。伏打电堆是首个将化学能转化为电能的化学电源，它的出现使人们第一次获得了比较强的稳定而持续的电流，为科学家们从对静电的研究转入对动电的研究创造了物质条件。
1836年，丹尼尔（Daniell）以一锌负极浸入稀酸电解质，铜正极浸于硫酸铜溶液，中间以盐桥连接，提高了电池的性能，但由于其还存在内阻高、便携性差等诸多缺点，不适用于商用。1860年，法国的勒克郎谢（George Leclanche）发明了世界广泛使用的碳锌电池的前身，它的负极是锌和汞的合金棒，而它的正极是以一个装着碾碎的二氧化锰和碳的混合物的多孔杯子，其中插有一根碳棒作为电流收集器。因为该电池的正负极均被浸在作为电解液的氯化铵溶液中，此系统被称为“湿电池”。1880年，该电池的负极被改进成锌罐，电解液变为糊状而非液体，被称为“干电池”。这基本上就是现在的碳锌电池，以此为基础，勒克郎谢电池经过不断的改进，成为了一次电池工业的基础。由于原电池的诞生，19世纪的第一年成了电气文明时代的开端。
原电池也称一次电池，是电池放电后不能用充电的方法使它复原的一类电池。这类电池不能再充电的原因是由于电池反应或电极反应的不可逆性或条件限制使电池很难可逆的进行。虽然一次电池相比于可重复充电的二次电池具有一定的局限性，但一次电池有着方便简单、贮存时间长等优点，且一次电池具有较高的比能量，这使得一次电池的大小和重量相对于二次电池具有明显的优势。一次电池较高的比功率也使得设计轻便的电子设备，如测距仪、发报机以及其它高功率仪器等原本使用二次电池或公用电源的仪器成为可能。许多一次电池都具有较长的贮存寿命，可以作为贮存器备用电源和其它需长时间应用的用途。
原电池是可以通过氧化还原反应而产生电流的装置，也可以说是把化学能转变成电能的装置。原电池反应一般是氧化还原反应，还原剂在负极上失去电子发生氧化反应，电子通过外电路输送到正极上，氧化剂在正极上得到电子发生还原反应，从而完成还原剂和氧化剂之间电子的转移。无论是在原电池还是电解池中，都将发生氧化反应的电极称为阳极，发生还原反应的电极称为阴极，但当原电池转变为电解池时，它们的正负极符号不变，原来的阴极变为阳极，阳极则变为阴极。
原电池的氧化反应和还原反应分开进行，两极之间溶液中离子的定向移动和外部导线中电子的定向移动构成了闭合回路，使两个电极反应不断进行，发生有序的电子转移过程，产生电流，实现化学能向电能的转化。因此，要利用氧化还原反应组成原电池，必需满足如下三个条件：
原电池一般由四个基本部分组成，即电极、电解质、隔离物、外壳。
电极是电池的核心部分，由活性物质、导电材料和添加剂组成，有时还包括集流体。活性物质是能够通过化学变化将化学能转变为电能的物质。导电BOBBIN主要起传导电流、支撑活性物质的作用，导电材料也常用作集流体。电池内部的电极又分为正负极，电势高的为正极，电势低的为负极，电子在外电路中由负极迁移至正极，电流在外电路中由正极流向负极。在电化学中，也将发生氧化反应的电极称为阳极，电极物质会得到电子化合价降低；将发生还原反应的电极称为阴极，电极物质会失去电子化合价升高。电极符号可以写作电子导电材料/电解质的形式，如Zn/Zn2+，Cu/Cu2+等。
电流经闭合的回路作功，在电池外的电路中电流传输由电子导电完成，而在电池的内部靠离子的定向移动来完成，电解质溶液则是离子导电的载体，保证正负极间离子导电作用。因此，电解质不能具有电子导电性，否则会造成电池内部短路。电解质也不能与电池其它组分发生非电化学反应。电解质一般是酸、碱、盐的水溶液，常见的有硫酸、氢氧化钾溶液、乙腈等。但当构成电池的开路电压大于2.3V时，水易被电解成氢气和氧气，故此时一般使用非水溶剂的电解质。在有的电池系列中，电解质还参与电化学反应，如干电池中的氯化铵（NH4Cl)，铅酸电池中的硫酸（H2SO4）等。
在双液原电池中，常用盐桥沟通两个半电池的电解质溶液，盐桥可以消除液接电势（两种溶液相互接触时产生的电势），并保持其电荷平衡，使反应顺利进行。常用的盐桥是将饱和的氯化钾溶液与琼脂装入U形管中制成的，因盐桥中的物质呈胶冻状，可使溶液在盐桥内不流出，而离子可以通过盐桥进行定向运动，因此可以维持两个半电池中的溶液为电中性。
在电池内部，如果正负两极材料相接触，则电池出现内部短路，其结果如同外部短路，电池所储存的电能也被消耗，所以在电池内部需要一种材料或物质将正极和负极隔离开来，以防止两极在储存和使用过程中被短路，这种隔离正极和负极的材料被称作隔离物。隔离物可分三大类：板材，如铅酸电池用的微孔橡胶隔板和塑料板；膜材，如浆层纸、无纺布、玻璃钢等；胶状物，如浆糊层、硅胶体等。
电池的壳体是储存电池其它组成部分（如电极、电解质、隔离物等）的容器，起到保护和容纳其它部分的作用，所以一般要求壳体有足够的力学性能和化学稳定性，保证壳体不影响到电池其它部分的性能。为防止电池内外的相互影响，通常将电池进行密封，所以还要求壳体便于密封。此外，外壳有时也可以作为电极材料，如锌锰干电池的负极锌筒既是负极活性材料，又是壳体。
在原电池中，两个电极系统通常也被称为“半电池”，两个电极分别发生氧化反应和还原反应，并且两个电极上的反应合起来可以构成一个完整的氧化还原反应。原电池半反应的通式为：
式中的O为反应中的氧化数物质（如Cu2+、Zn2+等），R为反应中的还原态物质（如Cu、Zn等），z为反应的电子得失数。氧化态和其对应的还原态物质能用来组成电对，通常称为“氧化还原电对”，如Zn2+/Zn、Cu2+/Cu、Ag+/Ag、Fe3+/Fe2+等。
通过符号表示原电池时，用化学式表示各物质组成，并需要分别注明其物态，且气体要注明压力，液体注明浓度，固体注明晶型。通过单竖线“丨”表示不同物相之间的界面，虚垂线“┆”表示不同溶液之间的界面，通过双竖线“║”表示盐桥。电池的负极（阳极）写在左方，正极（阴极）写在右方，由左向右依次书写。在书写电池符号表示式时，各化学式及符号的排列顺序要真实反应电池中各物质的接触顺序。溶液中有多种离子时，负极按氧化数升高依次书写，正极按氧化态降低依次书写。气体电极则需指明载带金属。
因此，电池表达式可以写作（—）电极a丨溶液（a1）║溶液（a2）丨电极b（+）的形式，如：
电池的寿命有使用寿命、循环寿命、贮存寿命三种。原电池为一次电池，不存在循环寿命。使用寿命指的是在一定条件下，电池工作到不能使用的时间，原电池的使用寿命取决于选取的电池的容量、功耗电流、贮存时间等因素有关，且与电池放电倍率的大小密切相关。自放电是指由于电池中一些自发过程的进行而引起的电池容量的损失。引发自放电的原因主要有发生不期望的副反应、电池内部变化而导致的接触问题、活性物质的再结晶、阳极溶解、电池在电解质桥上的放电等因素，原电池的自放电也会使其损失一部分电能，如一氧化银电池损失速度为每年5-10%。贮存寿命指的是电池性能或电池容量降低到额定指标以下的贮存时间，影响原电池贮存寿命的主要原因是电池的自放电。
当电极上无电流通过时，电极处于平衡状态，与之相对应的电势是平衡电极电势。随着电极上电流密度的增加，电极的不可逆程度越来越大，电极电势对平衡电极电势的偏离也越来越大。将电极上有电流通过时，电极电势偏离平衡电极电势的现象称为电极的极化。电极发生极化是因为电极过程以一定的速率进行，而每一步骤总或多或少地存在着阻力，相应地各需要一定的推动力，表现在电势上就出现这样那样的偏离。
电极的极化可分为浓差极化、电化学极化两类。浓差极化指的是当电流通过电极时，电极表面附近反应物浓度降低或产物浓度升高，在电极表面附近和溶液本体之间形成一定浓度差，因而电极电势偏离其平衡电势的现象。电化学极化指的由于整个电极反应过程中，得失电子的这一步需较高的活化能，使得电化学反应发生的较为迟缓而引起的极化作用。极化作用会增加原电池的能量消耗。为了使电极的极化减小，必须供给电极适当的反应物。由于这种物质比较容易在电极上反应，可以使电极上的极化减少或限制在一定程度内，这种作用称为去极化作用，这种外加的物质则称为去极化剂。
锌锰干电池可以分为普通锌锰干电池和碱性锌锰干电池两类。普通锌锰干电池又叫锌碳干电池，因其电解液ZnCl2和NH4Cl呈酸性，因此也被称为酸性干电池。在酸性锌锰干电池中，锌筒外壳作负极，插在中央的碳棒作为正极的集流体，围绕着碳棒的MnO2和石墨的混合物作为正极，ZnCl2和NH4Cl的糊状混合物作为电解质。该电池的优点是原材料丰富，价格便宜。缺点是寿命短、放电功率低、比能量小、低温性能差等，在-20℃即不能工作，且不能提供稳定的电压。其电池符号和电极反应如下：
电池符号：
正极：
负极：
电池反应：
碱性锌锰干电池则是用导电性更好的氢氧化钾溶液代替其中的ZnCl2和NH4Cl，用反应面积更大的锌代替锌皮作为负极，正极的集流体改为镀钢桶。该电池相比于普通锌锰干电池，具有内阻小、工作温度范围宽、电流连续放电容量大等优点。其电池符号和电池反应如下：
电池符号：
正极：
负极：
电池反应：
锌-银电池以锌为负极，以氧化银粉压制为正极，电解液为饱和锌酸银的浓碱溶液。锌银电池与碱性锌锰电池相比具有比能量高、电压稳、使用温度范围广、能大电流放电、自放电小、储存寿命长等优点，在医学和电子工业中比碱性锌锰干电池应用得更广泛，常被制成纽扣电池，主要用于自动照相机、助听器、数字计算器和石英电子表等小型、微型用电器具。锌银电池的主要缺点是使用了价格较高的银作为电极材料，因而成本高。其电池符号和电池反应如下：
电池符号：
正极：
负极：
电池反应：
锂是高能电池理想的负极活性物质，因它具有最负的标准电极电势和相当低的电化当量。锂电池是一类重要的化学电源，主要应用于宇航、国防、民用以及科技领域。锂十分活泼，不能用水作溶剂。其主要类型有用有机溶剂或非水无机化合物溶剂电解液制成锂非水电池，用熔融盐制成锂熔融盐电池，用固体电解质制成锂固体电解质电池。与传统的电池相比，锂电池具有电压高、比能量高、比功率大、放电电压平稳、贮存寿命长、工作温度范围宽等特点。但因为锂电池在制作过程中要避免接触水，所用的有机电解液成本较高，存在的主要问题之一是安全性，某些锂非水溶液电池在重负荷条件下放电，可能发生爆炸。常见的锂一次电池有Li-MnO2电池、Li-SO2电池等，Li-MnO2电池的电池符号和电池反应如下：
电池符号：
正极：
负极：
电池反应：
原电池也称一次电池，是电池放电后不能用充电的方法使它复原的一类电池，常用于低功率到中功率放电，如便携电器和电子仪器，如照明、手表、计算器等。一次电池是一种轻便的能源，大多数为圆柱或扁形纽扣电池，广泛用于民用的各种小型电器具中。少量大型电池容量较大，可以用于信号装置、备用电源，以及其它特殊用途中。许多一次电池都具有较长的贮存寿命，可以用于医疗电子仪器或作为贮存器备用电源和其它需长时间应用的用途。其中，锰锌电池是一次电池中使用范围最广的一种电池，不仅适用于手电筒、半导体收音机、收录机、照相机、电子钟、玩具等，也适用于国防、科研、电信、航海、航空、医学等国民经济中的各个领域。
电化学保护法分为阳极保护和阴极保护，其中阴极保护应用较多。阴极保护是将需要被保护的金属结构作为阴极，通过阳极不间断的提供电子，因此大大减缓了结构的腐蚀速度。阴极保护法中的牺牲阳极法，是将电极电势比被保护金属更低的金属或其合金连接在被保护的金属上，形成原电池。这时较活泼的金属作为原电池的阳极而被腐蚀，被保护金属作为阴极而得到保护。牺牲阳极一般常用Al、Zn、Mg、及其合金，常用于保护水中的钢柱、海轮外壳等。具有安装施工简便、对临近金属结构的影响小，运行成本低等优点。
当电化学腐蚀发生时，金属表面存在隔离的阴极与阳极，有微小的电流存在于两极之间，形成腐蚀电池。腐蚀电池指的是只能导致金属材料破坏而不能对外做功的短路原电池。与原电池一样，腐蚀电池必需有两个电极和电解质溶液构成，但腐蚀电池一般是外部短路的，形成的腐蚀电池就是腐蚀大电池，例如碳钢制造的轮船与青铜推进器在海水中构成的腐蚀电池。微观腐蚀电池指的是阳极阴极尺寸小，肉眼不可分辨的腐蚀电池。形成微观腐蚀原电池的原因则有很多，常见的有金属表面化学组成与组织不均一、金属表面局部环境不同等。微电池的形成会加快金属的腐蚀速率，大部分情况下是有害的。
废电池中可能含有多种毒重金属（如铅、镉、汞、锌、锰等）和酸、碱化学物质，对人体健康和生态环境造成巨大危害。由于产生的废旧电池量日渐增多，这些废弃的电池如不适当处理，电池中所含的重金属元素就会渗漏出来，污染土壤和地下水，并在动植物体内蓄积，经过生物链最后被人体吸收。在人体内这些有害物质如果长期蓄积难以排除，会损害人的神经系统、造血功能、肾脏和骨骼，甚至还能致癌，危害人类健康。例如，一节1号电池如不经过处理，随意丢弃在田地里，能使1m2的土壤永久失去农用价值；一粒纽扣电池可使600吨水受到污染，相当于一个人一生的饮水量。