锂电池--电化学势，化学势，电势分别是什么？有什么区别？

我们在学习电池的过程中，会遇见各种“势”。那么电化学势，化学势，电势分别是什么？它们之间有什么区别呢？

一.什么是化学势？

化学势是热力学强度量，表征相与相之间粒子转移的趋势。 粒子总是从高化学势向低化学势区域转移，直到两者相等才相互处于化学平衡。

化学势的推导如下：

一种物质A被添加到另一种物质B中，混合物的自由能G可以表示为：

其中，nA、nB分别为物质A、B的含量，GA、GB分别为物质A、B的吉布斯自由能。

对于理想固溶体而言，系统中两物质的体积以及内能均保持不变，因此焓变为零，即：

统计热力学给出混合熵的公式为：

因此，混合后系统的吉布斯自由能为：

物质A、B的化学势,就分别等于：

因此，混合后系统的吉布斯自由能可以用化学势表示成：

从微分学理解，化学势就是吉布斯自由能对成分的偏微分。所以，化学势又称为偏摩尔吉布斯自由能。

纯化学物质A在M体系中的化学势：1molA进入体系，导致体系吉布斯自由能的变化值。

二.什么是电化学势？

同一种粒子在不同相中具有的能量状态是不同的。当两相接触时，该粒子就会自发的从能态高的向能态低的相转移。假设是不带电的粒子，它在两相间转移所引起的自由能变化就是它在两相中的化学势之差：

其中，ΔG表示自由能变化，u表示化学势(上标表示相，下标表示粒子)。

i粒子在相间建立稳定分布的条件为：

即：

但是对于带电粒子而言，在两相间转移时，除了引起化学能的变化之外，还有随电荷转移导致的电能变化。

所以当我们在建立带电粒子的相间平衡时，应该怎样去表述？

答案：使用电化学势。

电化学势的推导如下：

第一步，讨论将单位正电荷从无穷远处移入一个孤立相M内部所需要做的功

如下图所示，孤立相M是一个优良导体组成的球体，球体所带的电荷均匀分布在球面上。当单位电荷在无穷远处时，它与M相的静电作用力为零。当其从无穷远移至距离球面10^-4-10^-5cm时，认为实验电荷与球体之间只有库仑力（长程力）起作用，而短程力尚未开始作用。

真空中任意一点的电位等于一个单位正电荷从无穷远移到该处所做的功。

所以当单位正电荷移动到距离球面10^-4-10^-5cm时，所做的功W₁等于球体所带静电荷在该处所引起的全部电位。

球体所带静电荷在该处所引起的电位称为M相的外电位（