標準電池

定義1：將化學能轉換成電能，能復現並保存電壓單位伏特的量值的標準量具。

所屬學科：電力（一級學科）；電測與計量（二級學科）

定義2：保持足夠恆定電動勢的原電池，供校準用。

所屬學科：機械工程（一級學科）；分析儀器（二級學科）；電化學式分析儀器-電化學式分析儀器儀器和附件（三級學科）

用於保存電磁單位制中電壓單位伏特的量值的標準量具。是一種化學原電池。其特點是電動勢值非常穩定，且均接近1.0186伏，常用作計量標準。

標準電池的正極是硫酸亞汞/汞電極，負極是鎘汞齊（含有10％或12.5％的鎘），電解液是酸性的飽和硫酸鎘水溶液，溶液中留有適量硫酸鎘晶體，以確保溶液飽和。

國際上規定的作為電勢（位）測量標準的電池。它是由美國電氣工程師韋斯頓（E. Weston）在1892年發明的，故又稱韋斯頓電池。

標準電池一般做電動勢校驗用，它具有穩定的電動勢，且其溫度係數很小（溫度變化對電動勢的影響很小）。韋斯頓發明的鎘汞電池常作為標準電池，這種電池具有高度的可逆性。韋斯頓電池多為飽和式，有H管和單管兩種。還有一種標準電池是乾式的，其中溶液呈糊狀不飽和，故也稱糊狀不飽和電池。這種電池精度略差，一般可免除溫度校正，常安裝在攜帶型電位差計之中。

標準電池的等級一般由國家計量部門制定的國家計量檢定系統表和有關的國家標準所規定。中華人民共和國規定，作為計量標準用的標準電池，按其在計量檢定系統表中的位置分為計量基準、計量標準和工作計量器具三檔。按計量檢定系統表的規定，較低檔標準電池的量值由較高檔傳遞。

直流電動勢基準是最高檔的標準電池，保存在國家計量技術機構，用於復現和保存法定電壓單位。為了提高電動勢基準量值的穩定性，通常用多個高質量標準電池組成基準組，取其電動勢值的平均值作為所保存的電動勢量值。直流電動勢基準組的年變化為10-7量級。其電動勢值的絕對值需用絕對測定的方法來確（見電單位的絕對測定）。絕對測定的不確定度（見電磁測量誤差）為10-6量級。

為了使用方便，標準電池的穩定度也常用級別來表示。例如0.01級標準電池，表示其年變化在規定的參考條件下小於0.01％。中國的標準電池從0.0002～0.02級，共分為7個級別。

標準電池分為飽和式和不飽和式兩種。飽和式標準電池的結構如圖2所示。在密封的H形玻璃管的兩邊分別製作汞正極和鎘汞合金負極並充以硫酸鎘飽和溶液作電解質。電極用白金絲引線引出。不飽和式標準電池的結構與飽和式的基本相似，主要的區別是採用不飽和硫酸鎘溶液作為電解質。有的不飽和式標準電池做成單管式，即正極與負極都放在同一個玻璃管中，用多孔隔片隔開。

標準電池不允許晃動、側放，並避免劇烈震動或倒置。否則會引起不可逆的變化，甚至損壞。

標準電池不能作為輸出電功率的原電池，在使用時通過標準電池的電流一般不能超過1微安。過大的電流將使電動勢產生不可恢復的改變。

飽和式標準電池的電動勢的溫度係數較大約為4×10-5/開，一般情況下應該保證檢定時和使用時的溫度相一致。如果兩者有差別，則需要用插值公式進行修正。在精密測量中，為了保證標準電池電動勢值的穩定，需要把標準電池放在自動控制溫度的油槽中。油槽的溫度變化範圍約為±0.01開高質量的油槽可達到±0.001開。70年代以來，發展了用電子裝置控制的空氣恆溫槽，其溫度穩定性較高，而且可以做成攜帶型的，因而得到廣泛使用。

不飽和式標準電池的電動勢的溫度係數較小，約為5×10-6/開左右對機械衝擊的敏感性也較小。其缺點是穩定性不如飽和式的高。不飽和式標準電池的年變化約為(50～100)×10-6。

由於標準電池有脆弱、不易運輸、溫度係數較大等缺點，70年代以來發展了一系列可用作電壓標準的精密穩壓二極體端電壓為1～10伏溫度係數小於1×10-6/開，年變化可小於2×10-6，在很多場合下可取代傳統的標準電池。