Переходные металлы играют важную роль в электрохимии благодаря своей способности изменять степень окисления, что делает их важными компонентами в батареях и других электрохимических устройствах. Различие между электроопасными и неэлектроопасными переходными металлами связано с их химическими свойствами, стабильностью валентных состояний и реакционной способностью.

Электроопасные переходные металлы

Электроопасные переходные металлы — это металлы, которые обладают высокой электрохимической активностью и могут легко терять электроны, что приводит к образованию различных катионов. Эти металлы склонны к окислительным реакциям. К типичным электроопасным переходным металлам можно отнести:

Литий $Li$: используется в литий-ионных и литий-металлических батареях, благодаря своей высокой электрохимической активности.Кобальт $Co$: часто применяется в катодах литий-ионных батарей и обладает высокой стабильностью в заряженном состоянии.Марганец $Mn$: также используется в катодах, особенно в литий-ионных аккумуляторах.

Эти металлы хорошо проводятся через электрохимические реакции и способны придавать высоким энергиям аккумуляторам.

Неэлектроопасные переходные металлы

Неэлектроопасные переходные металлы менее активны с электрохимической точки зрения. Они не склонны к быстрой потере электронов, и чаще всего находятся в стабильных состояниях окисления. Примеры таких металлов:

Никель $Ni$: хотя никель может участвовать в электрохимических реакциях, он менее реакционноспособен по сравнению с литием или кобальтом. Никель используется в никель-кадмиевых $NiCd$ и никель-металлгидридных $NiMH$ батареях.Цинк $Zn$: используется в старых щелочных батареях или в некоторых вариантах литий-ионных аккумуляторов, однако он менее активно теряет электроны.Применение в батареяхЛитий-ионные батареи: используют литий как электроопасный элемент, помимо кобальта и марганца, что позволяет достичь высокой энергии хранения и длительного срока службы.Никель-металлгидридные батареи: используют никель как один из ключевых элементов, обладая хорошей стабильностью и достаточно высоким объемом хранения энергии, но жертвуя некоторыми характеристиками по сравнению с литий-ионными.Щелочные батареи: используют цинк и марганец, но их электрохимическая активность и общая удельная энергия существенно ниже, чем у литий-ионных.

В целом, выбор переходного металла для создания аккумуляторов зависит от его электрохимической активности, способности к изменению состояния окисления и требований к производительности, сроку службы и стоимости батареи.