标准电池（用于电动势校验等的产品）

基本资料

定义1：将化学能转换成电能，能复现并保存电压单位伏特的量值的标准量具。

标准电池

定义2：保持足够恒定电动势的原电池，供校准用。

所属学科：机械工程（一级学科）；分析仪器（二级学科）；电化学式分析仪器-电化学式分析仪器仪器和附件（三级学科）

简介

用于保存电磁单位制中电压单位伏特的量值的标准量具。是一种化学原电池。其特点是电动势值非常稳定，且均接近1.0186伏，常用作计量标准。

标准电池的正极是硫酸亚汞/汞电极，负极是镉汞齐（含有10％或12.5％的镉），电解液是酸性的饱和硫酸镉水溶液，溶液中留有适量硫酸镉晶体，以确保溶液饱和。

国际上规定的作为电势（位）测量标准的电池。它是由美国电气工程师韦斯顿（E. Weston）在1892年发明的，故又称韦斯顿电池。

特点

标准电池一般做电动势校验用，它具有稳定的电动势，且其温度系数很小（温度变化对电动势的影响很小）。韦斯顿发明的镉汞电池常作为标准电池，这种电池具有高度的可逆性。韦斯顿电池多为饱和式，有H管和单管两种。还有一种标准电池是干式的，其中溶液呈糊状不饱和，故也称糊状不饱和电池。这种电池精度略差，一般可免除温度校正，常安装在便携式电位差计之中。^[1]

等级

标准电池的等级一般由国家计量部门制定的国家计量检定系统表和有关的国家标准所规定。中华人民共和国规定，作为计量标准用的标准电池，按其在计量检定系统表中的位置分为计量基准、计量标准和工作计量器具三档。按计量检定系统表的规定，较低档标准电池的量值由较高档传递。

直流电动势基准是最高档的标准电池，保存在国家计量技术机构，用于复现和保存法定电压单位。为了提高电动势基准量值的稳定性，通常用多个高质量标准电池组成基准组，取其电动势值的平均值作为所保存的电动势量值。直流电动势基准组的年变化为10-7量级。其电动势值的绝对值需用绝对测定的方法来确（见电单位的绝对测定）。绝对测定的不确定度（见电磁测量误差）为10-6量级。

为了使用方便，标准电池的稳定度也常用级别来表示。例如0.01级标准电池，表示其年变化在规定的参考条件下小于0.01％。中国的标准电池从0.0002～0.02级，共分为7个级别。

构造

标准电池分为饱和式和不饱和式两种。饱和式标准电池的结构如图2所示。

标准电池

使用

标准电池不允许晃动、侧放，并避免剧烈震动或倒置。否则会引起不可逆的变化，甚至损坏。

标准电池不能作为输出电功率的原电池，在使用时通过标准电池的电流一般不能超过1微安。过大的电流将使电动势产生不可恢复的改变。

饱和式标准电池的电动势的温度系数较大约为4×10-5/开，一般情况下应该保证检定时和使用时的温度相一致。如果两者有差别，则需要用插值公式进行修正。在精密测量中，为了保证标准电池电动势值的稳定，需要把标准电池放在自动控制温度的油槽中。油槽的温度变化范围约为±0.01开高质量的油槽可达到±0.001开。70年代以来，发展了用电子装置控制的空气恒温槽，其温度稳定性较高，而且可以做成便携式的，因而得到广泛使用。

不饱和式标准电池的电动势的温度系数较小，约为5×10-6/开左右对机械冲击的敏感性也较小。其缺点是稳定性不如饱和式的高。不饱和式标准电池的年变化约为(50～100)×10-6。

不饱和标准电池