能源材料3-化學(xué)電源基礎(chǔ)

1、第三章第三章 化學(xué)電源基礎(chǔ)化學(xué)電源基礎(chǔ) 3.1 3.1 電化學(xué)基礎(chǔ)電化學(xué)基礎(chǔ) 1. 了解可逆電池和可逆電極了解可逆電池和可逆電極 2. 了解電極過(guò)程和電極電勢(shì)和過(guò)電勢(shì)了解電極過(guò)程和電極電勢(shì)和過(guò)電勢(shì) 3. 了解電動(dòng)勢(shì)和參比電極。了解電動(dòng)勢(shì)和參比電極。 4. 掌握法拉第定律掌握法拉第定律 一一 可逆電池和可逆電極可逆電池和可逆電極 化學(xué)反應(yīng)可逆化學(xué)反應(yīng)可逆 能量變化可逆能量變化可逆 可逆電池的必要條件是電極反應(yīng)必須可逆。可逆電池的必要條件是電極反應(yīng)必須可逆。 1.1.組成組成兩個(gè)半電池、鹽橋兩個(gè)半電池、鹽橋 消除原電池中的液接電勢(shì)。消除原電池中的液接電勢(shì)。 鹽橋的作用鹽橋的作用 讓溶液始終保持電中

2、性使電極反應(yīng)得以繼續(xù)進(jìn)行。讓溶液始終保持電中性使電極反應(yīng)得以繼續(xù)進(jìn)行。 鹽橋：鹽橋：飽和飽和 KClKCl 溶液溶液( (以瓊以瓊 膠制作成凍膠膠制作成凍膠) ) 原電池原電池 銅鋅可逆電池銅鋅可逆電池 Zn負(fù)極負(fù)極 2eZnZn 2 Cu2eCu 2 Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu e- 原電池總反應(yīng)：原電池總反應(yīng)： 2.原電池符號(hào)原電池符號(hào) (-) Zn(s) | ZnSO4 (c1)CuSO4(c2) | Cu(s) (+) 相界面相界面 鹽橋鹽橋 電極反應(yīng)電極反應(yīng) Cu正極正極 原電池和可逆電池原電池和可逆電池 若組成電極物質(zhì)中無(wú)金屬時(shí)，應(yīng)插入若組成電極物質(zhì)中無(wú)金屬時(shí)，應(yīng)插入惰

3、性電極惰性電極。 Fe3+(c1)，F(xiàn)e2+(c2) | Pt (+) 如：如： Fe3+ + e- Fe2+ Sn4+(c1)，Sn2+(c2) | Pt (+) 高氧化態(tài)離子靠近鹽橋，低氧化態(tài)離子靠近電極。高氧化態(tài)離子靠近鹽橋，低氧化態(tài)離子靠近電極。 如：如： Sn4+ + 2e- Sn2+ 可逆電池和可逆電極表示方法可逆電池和可逆電極表示方法 若組成電極物質(zhì)中無(wú)金屬時(shí)，應(yīng)插入若組成電極物質(zhì)中無(wú)金屬時(shí)，應(yīng)插入惰性電極惰性電極。 高氧化態(tài)離子靠近鹽橋，低氧化態(tài)離子靠近電極。高氧化態(tài)離子靠近鹽橋，低氧化態(tài)離子靠近電極。 可逆電池和可逆電極表示可逆電池和可逆電極表示 氣體物質(zhì)應(yīng)在導(dǎo)體這一邊，并注

4、明壓力。氣體物質(zhì)應(yīng)在導(dǎo)體這一邊，并注明壓力。 H+(c1) | H2(p), Pt(+) 如：如： 2H+ +2e- H2 Sn4+(c1)，Sn2+(c2) | Pt (+) Fe3+(c1)，F(xiàn)e2+(c2) | Pt (+) 可逆電池的表示方法可逆電池的表示方法 金屬金屬M(fèi)與其鹽與其鹽M+溶液接觸面之間的電勢(shì)差。溶液接觸面之間的電勢(shì)差。 沉淀沉淀 neaqM sM n 溶解溶解 M活潑：溶解活潑：溶解 沉積沉積M不活潑：沉積不活潑：沉積 溶解溶解 n M 稀稀 + + + + + + + + - - - - - - - - n M + + + 濃濃 + + + + - - - - + +

5、 + + - - - - + + + + - - - - 二、電極電勢(shì)二、電極電勢(shì) (M+/M) 1. 電極電勢(shì)的測(cè)定電極電勢(shì)的測(cè)定 電極符號(hào)：電極符號(hào)： Pt，H2(1atm) H+(1molL-1) 電極反應(yīng)：電極反應(yīng)： 2H+ + 2e- H2 (H+/H2)= 0 V 標(biāo)準(zhǔn)氫電標(biāo)準(zhǔn)氫電 極極 電極電勢(shì)的測(cè)定電極電勢(shì)的測(cè)定 (-) Pt，H2(100kPa) H+(1molL-1) 待測(cè)電極待測(cè)電極（+ +） E = 待測(cè) 待測(cè) - 氫電極氫電極 = 待測(cè)待測(cè) E = + - - E = + - - 電對(duì)電對(duì)電極反應(yīng)電極反應(yīng) /V Li+/LiLi+ + e- Li-3.040 K+/K

6、K+ + e- K-2.924 Zn2+/ZnZn2+ + 2e- Zn-0.7626 H+/H22H+ + 2e- 2H20 Cu2+/CuCu2+ + 2e- Cu0.340 O2/H2OO2+4H+ + 4e- 2H2O1.229 Cl2/Cl-Cl2 + 2e- 2Cl-1.229 F2/HF(aq) F2+2H+ + 2e- 2HF(aq)3.053 XeF/Xe(g) XeF + e- Xe(g) + F-3.4 常用電對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)常用電對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)(298K) 常用甘汞電極作為常用甘汞電極作為“二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)” Hg2Cl2(s)/Hg(l) = +0.2628 V H

7、g2Cl2(s)/Hg(l) ,飽和飽和 = +0.2415 V 電極符號(hào)電極符號(hào): (Pt),Hg2Cl2(s) Hg(l) 電極反應(yīng)電極反應(yīng) : Hg2Cl2(s) + 2e- = Hg(l) +2Cl- (KCl) 3 3 參比電極參比電極 參比電極參比電極 常用參比電極的電勢(shì)與溫度系數(shù)常用參比電極的電勢(shì)與溫度系數(shù) 名稱(chēng)名稱(chēng)體系體系E/V*(dE/dT)/mVK-1 氫電極氫電極 飽和甘汞電極飽和甘汞電極 標(biāo)準(zhǔn)甘汞電極標(biāo)準(zhǔn)甘汞電極 甘汞電極甘汞電極 銀銀-氯化銀電極氯化銀電極 氧化汞電極氧化汞電極 硫酸亞汞電極硫酸亞汞電極 硫酸銅電極硫酸銅電極 Pt，H2|H+(aH+=1) Hg，Hg

8、2Cl2|飽和KCl Hg，Hg2Cl2|1molL-1KCl Hg，Hg2Cl2|0.1molL-1KCl Ag，AgCl|0.1molL-1KCl Hg，HgO|0.1molL-1KOH Hg，Hg2SO4|1molL-1H2SO4 Cu|飽和CuSO4 0.0000 0.2415 0.2800 0.3337 0.290 0.165 0.6758 0.316 -0.761 -0.275 -0.875 -0.3 -0.7 * 25；相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極(NCE) 三、影響電極電勢(shì)的因素三、影響電極電勢(shì)的因素 1.1.電極的本性電極的本性 不同電對(duì)有不同的不同電對(duì)有不同的 數(shù)值數(shù)值. . nF S

9、TH nFG STHG 2.2.電極體系的濃度和溫度電極體系的濃度和溫度 ln mrmr 氧化型 還原型 RTGG ln 氧氧化化型型 還還原原型型 RTnFnF 還還原原型型氧氧化化型型電電極極反反應(yīng)應(yīng)： e n ln n 還還原原型型 氧氧化化型型 F RT 根據(jù)范特霍夫等溫方程：根據(jù)范特霍夫等溫方程： mol96485C Kmol8.314J,298.15K 1 11 代代入入得得 將將時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng) F RT 能斯特方程能斯特方程 lg 05920 還還原原型型 氧氧化化型型 n . 能斯特方程能斯特方程 氣體用分壓氣體用分壓(Pa)(Pa)表示并除以表示并除以 p p ， ，溶液用濃度 溶

10、液用濃度(mol(mol L L-1 -1) ) 表示并除以表示并除以c c 純固體或純液體不寫(xiě)入。純固體或純液體不寫(xiě)入。 參與電極反應(yīng)的其它物質(zhì)也應(yīng)寫(xiě)入。參與電極反應(yīng)的其它物質(zhì)也應(yīng)寫(xiě)入。 注意注意 lg 05920 還還原原型型 氧氧化化型型 n . ，則則 還還原原型型 氧氧化化型型 ，或或還還原原型型，氧氧化化型型 c c c c 利用電能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能利用電能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 的裝置。的裝置。 正極正極：Cl2 + 2e- 2Cl- 負(fù)極負(fù)極：NiNi2+ + 2e- Cl2 + Ni = 2Cl- +Ni2+ 陽(yáng)極陽(yáng)極：2Cl- Cl2 +2

11、e- 陰極陰極：Ni2+ +2e- Ni Ni2+ + 2Cl- = Ni + Cl2 四、電解池四、電解池 F = 9.648531104 C mol-1 = 26.8 Ah mol-1 五五 法拉第定律法拉第定律 1 在電解過(guò)程中，兩極發(fā)生電解消耗或生成的物質(zhì)的量與在電解過(guò)程中，兩極發(fā)生電解消耗或生成的物質(zhì)的量與 通過(guò)電池的電量成正比。通過(guò)電池的電量成正比。 2 通過(guò)相同的電量時(shí)，通過(guò)相同的電量時(shí)，兩極發(fā)生電解消耗或生成的物質(zhì)的兩極發(fā)生電解消耗或生成的物質(zhì)的 量與電化當(dāng)量成正比。量與電化當(dāng)量成正比。 F為為Faraday常數(shù)常數(shù)It zF M W 化學(xué)電源概論化學(xué)電源概論 化學(xué)電源原理和性

12、能基礎(chǔ)化學(xué)電源原理和性能基礎(chǔ) 教學(xué)要求教學(xué)要求 了解化學(xué)電源的應(yīng)用和分類(lèi)， 了解新型電池的新發(fā)展； 1 掌握化學(xué)電源的工作原理，掌握化學(xué)電源的工作原理， 了解化學(xué)電源的組成和結(jié)構(gòu)；了解化學(xué)電源的組成和結(jié)構(gòu)； 2 掌握化學(xué)電源的性能，包括電池的比掌握化學(xué)電源的性能，包括電池的比 容量、比能量、比功率、自放電等。容量、比能量、比功率、自放電等。 3 3.2 化學(xué)電源概論化學(xué)電源概論 3.1.1 化學(xué)電源的分類(lèi)化學(xué)電源的分類(lèi) 化學(xué)電源化學(xué)電源 電池分類(lèi) 常用設(shè)備常用設(shè)備 常用電池常用電池 一次一次/二次電池二次電池 酸性酸性/堿性堿性/有機(jī)有機(jī) 類(lèi)類(lèi) 常見(jiàn)尺寸常見(jiàn)尺寸 汽車(chē)用啟動(dòng)電源汽車(chē)用啟動(dòng)電源

13、鉛酸電池鉛酸電池 二次電池二次電池 酸性酸性 方型方型 普通攝像機(jī)電池普通攝像機(jī)電池 鉛酸電池鉛酸電池 二次電池二次電池 酸性酸性 方型方型 火車(chē)啟動(dòng)電源、電動(dòng)火車(chē)啟動(dòng)電源、電動(dòng) 車(chē)車(chē) 鎳鎘鎳鎘/鎳氫鎳氫 電池電池 二次電池二次電池 堿性堿性 方性、圓方性、圓 柱型柱型 手機(jī)電池手機(jī)電池 鎳氫鎳氫/鋰電鋰電 池池 二次電池二次電池 堿性堿性/有機(jī)介質(zhì)有機(jī)介質(zhì) 方型方型 手電筒手電筒 鋅錳電池鋅錳電池 一次電池一次電池 酸性酸性/中性中性/堿性堿性 1號(hào)號(hào)/2號(hào)號(hào)/5 號(hào)號(hào) 傳呼機(jī)傳呼機(jī) 鋅錳電池鋅錳電池 一次電池一次電池 堿性堿性 5號(hào)號(hào)/7號(hào)號(hào) 高檔模擬相機(jī)高檔模擬相機(jī) 鋰電池鋰電池 一次電

14、池一次電池 有機(jī)介質(zhì)有機(jī)介質(zhì) 圓柱型圓柱型 一、一次電池 一次電池一次電池：又稱(chēng)為干電池，電：又稱(chēng)為干電池，電 池反應(yīng)不可逆，放電后不能充池反應(yīng)不可逆，放電后不能充 電在利用。電在利用。 特點(diǎn)：電動(dòng)勢(shì)高、內(nèi)阻小、比特點(diǎn)：電動(dòng)勢(shì)高、內(nèi)阻小、比 能量高；價(jià)格低、攜帶方便；能量高；價(jià)格低、攜帶方便； 放電電流小等特點(diǎn)。放電電流小等特點(diǎn)。 鋅鋅-錳干電池；堿性鋅錳干電池；堿性鋅- 錳干電池；銀錳干電池；銀-鋅電池；鋅電池； 鋰電池；鋅鋰電池；鋅-汞電池，汞電池， 鋅鋅-空氣電池等?？諝怆姵氐?。 二 二次電池 二次電池二次電池：又稱(chēng)蓄：又稱(chēng)蓄 電池，即可以充電電池，即可以充電 和放電反復(fù)多次使和放電反復(fù)

15、多次使 用的一類(lèi)電池。用的一類(lèi)電池。 鉛酸電池鉛酸電池；氫鎳；氫鎳 電池；鋰離子電電池；鋰離子電 池，鎘鎳電池等。池，鎘鎳電池等。 三、貯備電池 貯備電池貯備電池：又稱(chēng)為激活電池，：又稱(chēng)為激活電池， 貯備期間活性物質(zhì)不與電解貯備期間活性物質(zhì)不與電解 質(zhì)直接接觸，使用時(shí)注入電質(zhì)直接接觸，使用時(shí)注入電 解液或電解質(zhì)熔化，從而使解液或電解質(zhì)熔化，從而使 電池處于待放電狀態(tài)而具有電池處于待放電狀態(tài)而具有 活性活性 的電池。的電池。 鋅鋅-銀電池，鎂激活電池，鋅激活電池，海水銀電池，鎂激活電池，鋅激活電池，海水 激活電池等。激活電池等。 四、燃料電池 燃料電池燃料電池：又稱(chēng)為連續(xù)：又稱(chēng)為連續(xù) 電池，即將

16、活性物質(zhì)連電池，即將活性物質(zhì)連 續(xù)注入電池，實(shí)現(xiàn)連續(xù)續(xù)注入電池，實(shí)現(xiàn)連續(xù) 放電的電池。放電的電池。 甲醇燃料電池；氫甲醇燃料電池；氫- 氧燃料電池等。氧燃料電池等。 甲醇燃料電池甲醇燃料電池 3.1.2 化學(xué)電源的應(yīng)用化學(xué)電源的應(yīng)用 化學(xué)電源化學(xué)電源 10001000多種不同型號(hào)的電池多種不同型號(hào)的電池 儀器儀表儀器儀表 日用品日用品 玩具玩具 通訊設(shè)備通訊設(shè)備 航空航天航空航天 武器裝備武器裝備 民用民用 軍用軍用 正極和負(fù)極正極和負(fù)極 電解質(zhì)及溶劑電解質(zhì)及溶劑 隔膜隔膜 外殼外殼 3.1.3 化學(xué)電源的結(jié)構(gòu)化學(xué)電源的結(jié)構(gòu) 干電池干電池 鋰離子電池鋰離子電池 一、電極類(lèi)型和結(jié)構(gòu)一、電極類(lèi)型和

17、結(jié)構(gòu) 電極組成電極組成： 反應(yīng)活性物質(zhì)，導(dǎo)電載反應(yīng)活性物質(zhì)，導(dǎo)電載 流體，電解質(zhì)，輔助添流體，電解質(zhì)，輔助添 加劑。加劑。 電極類(lèi)型電極類(lèi)型： 管式或盒式電極；壓成式管式或盒式電極；壓成式 電極；涂膏式電極；燒結(jié)電極；涂膏式電極；燒結(jié) 式；發(fā)泡式電極；粘結(jié)式；式；發(fā)泡式電極；粘結(jié)式； 氣體擴(kuò)散電極等。氣體擴(kuò)散電極等。 二、電極活性物質(zhì)二、電極活性物質(zhì) v電極活性物質(zhì)：電極活性物質(zhì)：由活性物質(zhì)和導(dǎo)電骨架組成?；钣苫钚晕镔|(zhì)和導(dǎo)電骨架組成?；?性物質(zhì)指正極和負(fù)極參加成流反應(yīng)的物質(zhì)，該材性物質(zhì)指正極和負(fù)極參加成流反應(yīng)的物質(zhì)，該材 料的特性決定電池的基本特性。料的特性決定電池的基本特性。 v活性物質(zhì)要求

18、：活性物質(zhì)要求：組成電池的電動(dòng)勢(shì)高；電化學(xué)活組成電池的電動(dòng)勢(shì)高；電化學(xué)活 性高即自發(fā)反應(yīng)的能力強(qiáng)；質(zhì)量比容量和體積比性高即自發(fā)反應(yīng)的能力強(qiáng)；質(zhì)量比容量和體積比 容量大；在電解液中化學(xué)穩(wěn)定性高；具有較高的容量大；在電解液中化學(xué)穩(wěn)定性高；具有較高的 電子導(dǎo)電性；資源豐富，價(jià)格低。電子導(dǎo)電性；資源豐富，價(jià)格低。 v活性物質(zhì)利用率：活性物質(zhì)利用率：實(shí)際放出的容量和理論容量的實(shí)際放出的容量和理論容量的 百分率。百分率。 三、電解質(zhì)溶液三、電解質(zhì)溶液 v電解質(zhì)：電解質(zhì)：在電池內(nèi)部擔(dān)負(fù)著在電池內(nèi)部擔(dān)負(fù)著 正負(fù)之間傳遞電荷作用，部正負(fù)之間傳遞電荷作用，部 分電解質(zhì)參加電極反應(yīng)而被分電解質(zhì)參加電極反應(yīng)而被 消耗

19、。消耗。 v電解質(zhì)要求：電解質(zhì)要求：穩(wěn)定性強(qiáng)，與穩(wěn)定性強(qiáng)，與 活性物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)小；電導(dǎo)活性物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)小；電導(dǎo) 率高，溶液歐姆電阻小，固率高，溶液歐姆電阻小，固 體電解質(zhì)只具有離子導(dǎo)電性，體電解質(zhì)只具有離子導(dǎo)電性， 具有電子導(dǎo)電性。具有電子導(dǎo)電性。 水溶液電解質(zhì)水溶液電解質(zhì) 有機(jī)非質(zhì)子性電解液有機(jī)非質(zhì)子性電解液 固體電解質(zhì)固體電解質(zhì) 熔鹽電解質(zhì)熔鹽電解質(zhì) 四、電池隔膜材料四、電池隔膜材料 隔膜隔膜 半透膜半透膜微孔膜微孔膜 天然高天然高 分子膜分子膜 合成高合成高 分子膜分子膜 水化纖維水化纖維 素，玻璃紙素，玻璃紙 聚乙烯膜，聚乙烯膜， 聚乙烯醇膜聚乙烯醇膜 有機(jī)材料有機(jī)材料無(wú)機(jī)材料無(wú)機(jī)材料

20、 尼龍布，尼龍布， PP微孔膜微孔膜 漿粕紙，漿粕紙， 橡膠板橡膠板 陶瓷，石棉陶瓷，石棉 玻璃纖維等玻璃纖維等 v 隔膜隔膜：防止正負(fù)活性：防止正負(fù)活性 物質(zhì)直接接觸導(dǎo)致電物質(zhì)直接接觸導(dǎo)致電 池短路。并使電池正池短路。并使電池正 負(fù)極盡可能保持小的負(fù)極盡可能保持小的 距離，具有較小的內(nèi)距離，具有較小的內(nèi) 阻。阻。 v 要求要求：良好的化學(xué)穩(wěn)：良好的化學(xué)穩(wěn) 定性和機(jī)械強(qiáng)度，耐定性和機(jī)械強(qiáng)度，耐 電極活性物質(zhì)氧化和電極活性物質(zhì)氧化和 還原；足夠的孔隙率還原；足夠的孔隙率 和吸液率；電子良好和吸液率；電子良好 的絕緣體；材料豐富，的絕緣體；材料豐富， 價(jià)格低廉。價(jià)格低廉。 電池隔膜材料電池隔膜材料

21、 v隔膜材料的性能隔膜材料的性能： 緊度；抗拉強(qiáng)度；孔徑；電阻；吸液率；緊度；抗拉強(qiáng)度；孔徑；電阻；吸液率； 耐電耐電 解液腐蝕能力；縮脹率等。解液腐蝕能力；縮脹率等。 %100 1 12 m mm m1 干隔膜質(zhì)量；干隔膜質(zhì)量；m2-濕隔膜質(zhì)量濕隔膜質(zhì)量 電池隔膜材料電池隔膜材料 v吸液率吸液率 五、電極粘結(jié)劑、封口劑、外殼五、電極粘結(jié)劑、封口劑、外殼 v 電極粘結(jié)劑電極粘結(jié)劑 一般是一些高分子化合物，常用的有聚乙烯醇（一般是一些高分子化合物，常用的有聚乙烯醇（PVA），）， 聚四氟乙烯（聚四氟乙烯（PTFE)和羧甲基纖維素（和羧甲基纖維素（PVA）等。）等。 v 封口劑封口劑 環(huán)氧樹(shù)脂，瀝

22、青和松香等。環(huán)氧樹(shù)脂，瀝青和松香等。 v 外殼外殼 電池的容器，要求良好的機(jī)械強(qiáng)度，抗震動(dòng)，耐沖擊，電池的容器，要求良好的機(jī)械強(qiáng)度，抗震動(dòng)，耐沖擊， 耐溫度變化和電解液腐蝕等。耐溫度變化和電解液腐蝕等。 3.2 3.2 化學(xué)電源工作原理化學(xué)電源工作原理 電能化學(xué)能 充電充電 放電放電 CueCu 2 2 正極正極: 負(fù)極負(fù)極: 2 2ZneZn Zn|ZnSO4|CuSO4|Cu 不可逆電池不可逆電池 v 電池放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，向外電路釋放電子，電池放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，向外電路釋放電子， 而正極從外電路獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，將化學(xué)能而正極從外電路獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，將化學(xué)能

23、 轉(zhuǎn)化為電能。轉(zhuǎn)化為電能。 鉛酸蓄電池工作原理鉛酸蓄電池工作原理 Pb, pbSO4|H2SO4|PbSO4, PbSO4 鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池 3.3 化學(xué)電源的基本性能化學(xué)電源的基本性能 一、電池電動(dòng)勢(shì)一、電池電動(dòng)勢(shì) 電池在斷路條件下，正極和負(fù)極之間的平衡電位差，電池在斷路條件下，正極和負(fù)極之間的平衡電位差， 即為電池的電動(dòng)勢(shì)。即為電池的電動(dòng)勢(shì)。 若電池中所有物質(zhì)都處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，則為標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)若電池中所有物質(zhì)都處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，則為標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng) 勢(shì)，其數(shù)值等于正、負(fù)電極標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)之差。勢(shì)，其數(shù)值等于正、負(fù)電極標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)之差。 v熱力學(xué)關(guān)系：熱力學(xué)關(guān)系：-G=zEF -G0=zE0F 電動(dòng)勢(shì)的熱力

24、學(xué)關(guān)系電動(dòng)勢(shì)的熱力學(xué)關(guān)系 b B a A d D c C b B a A d D c C aa aaC Ln ZF RT EE zEF aa aaC RTLnGG dDcCbBaA 0 0 Re 0 a a Ln nF RT E OX e v 若電池?zé)崃W(xué)可逆，若電池?zé)崃W(xué)可逆， 則可逆電池?zé)嵝?yīng)則可逆電池?zé)嵝?yīng) 和電池電動(dòng)勢(shì)溫度和電池電動(dòng)勢(shì)溫度 系數(shù)關(guān)系。系數(shù)關(guān)系。 p T E nFTQ v 若電池?zé)嵝?yīng)大，若電池?zé)嵝?yīng)大， 散熱不良，會(huì)導(dǎo)散熱不良，會(huì)導(dǎo) 致電池過(guò)熱。致電池過(guò)熱。 電池電動(dòng)勢(shì)計(jì)算電池電動(dòng)勢(shì)計(jì)算 v 堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池 電池正負(fù)極反應(yīng)為：電池正負(fù)極反應(yīng)為： V nF G

25、E lKJG OZnMnMnOZn OHZnOeOHZn OHOZnMneZnOOHMnO 58. 1 965002 100074.304 mo/74.307 2 2 2222 0 0 0 422 2 4222 標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能： 電池反應(yīng)： 負(fù)極： 正極： v 若最終產(chǎn)物為若最終產(chǎn)物為ZnO 和和Mn2O3, 則標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)為則標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)為1.44V 開(kāi)路電壓和工作電壓開(kāi)路電壓和工作電壓 v 開(kāi)路電壓：在外電路沒(méi)有電流通過(guò)時(shí)兩極間的電位差。開(kāi)路電壓：在外電路沒(méi)有電流通過(guò)時(shí)兩極間的電位差。 電池在電解質(zhì)溶液的電極電位，通常為非平衡電位，而是穩(wěn)定電極電電池在電解質(zhì)溶液的電極電位，通常為非平衡電位，

26、而是穩(wěn)定電極電 位。位。 開(kāi)路電壓取決于正極和負(fù)極材料的本性，和電解質(zhì)和溫度等條件有關(guān)。開(kāi)路電壓取決于正極和負(fù)極材料的本性，和電解質(zhì)和溫度等條件有關(guān)。 開(kāi)路電壓的測(cè)量一般要用高內(nèi)阻的電壓表來(lái)測(cè)量。開(kāi)路電壓的測(cè)量一般要用高內(nèi)阻的電壓表來(lái)測(cè)量。 v 工作電壓：也稱(chēng)為放電電壓、負(fù)荷電壓，外電路有電流工作電壓：也稱(chēng)為放電電壓、負(fù)荷電壓，外電路有電流 時(shí)的電壓。時(shí)的電壓。 U工作 工作=E-IR內(nèi)內(nèi)=E-I(R歐姆歐姆+R極化極化） ） v U工作 工作U開(kāi)路開(kāi)路U電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì) IRV 額定電壓和終止電壓額定電壓和終止電壓 額定電壓額定電壓：也稱(chēng)公稱(chēng)電壓，是某電池開(kāi)路電壓的最：也稱(chēng)公稱(chēng)電壓，是某電池開(kāi)路

27、電壓的最 低值（保證值），或在規(guī)定條件下電池工作的標(biāo)低值（保證值），或在規(guī)定條件下電池工作的標(biāo) 準(zhǔn)電壓。如鋅錳干電池為準(zhǔn)電壓。如鋅錳干電池為1.5V，鉛酸蓄電池為，鉛酸蓄電池為 2.0V，氫鎳電池為，氫鎳電池為1.2V。 終止電壓終止電壓：電池放電時(shí)，電壓下降到不宜再繼續(xù)放：電池放電時(shí)，電壓下降到不宜再繼續(xù)放 電的最低工作電壓。電的最低工作電壓。 低溫和大電流放電時(shí)，終止電壓規(guī)定的低些；低溫和大電流放電時(shí)，終止電壓規(guī)定的低些； 小電流放電時(shí)，終止電壓規(guī)定的高些。小電流放電時(shí)，終止電壓規(guī)定的高些。 常用電池的終止電壓常用電池的終止電壓 10小時(shí)率小時(shí)率 0.1C 5小時(shí)率小時(shí)率 0.2 1小時(shí)率

28、小時(shí)率 1C 鎳鎘電池鎳鎘電池1.11.11.0 鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池1.751.751.8 堿性鋅錳堿性鋅錳1.2 鋅鋅-銀電池銀電池1.2-1.31.2-1.30.9-1.0 常溫下常用電池放電的終止電壓常溫下常用電池放電的終止電壓 電池內(nèi)阻電池內(nèi)阻 v 電池內(nèi)阻電池內(nèi)阻：電流通過(guò)時(shí)電池內(nèi)部受到的阻力，使電池的電壓降低，此阻力稱(chēng)：電流通過(guò)時(shí)電池內(nèi)部受到的阻力，使電池的電壓降低，此阻力稱(chēng) 為內(nèi)阻。為內(nèi)阻。 電池不是常數(shù)，在放電過(guò)程中不斷變化，因?yàn)榛钚晕镔|(zhì)的組成、電解液濃度電池不是常數(shù)，在放電過(guò)程中不斷變化，因?yàn)榛钚晕镔|(zhì)的組成、電解液濃度 和溫度等在不斷改變。和溫度等在不斷改變。 R內(nèi) 內(nèi)=R

29、f+Rn v 歐姆電阻歐姆電阻：主要由電極材料電阻：主要由電極材料電阻+電解液電阻電解液電阻+隔膜電阻隔膜電阻+接觸電阻組成。接觸電阻組成。 它與電池的尺寸、結(jié)構(gòu)、成型方式以及裝配等有關(guān)，遵守歐姆定律。它與電池的尺寸、結(jié)構(gòu)、成型方式以及裝配等有關(guān)，遵守歐姆定律。 其中隔膜電阻和電解液以及隔膜材料有關(guān)。其中隔膜電阻和電解液以及隔膜材料有關(guān)。 v 極化電阻極化電阻：電化學(xué)反應(yīng)引起電化學(xué)極化和濃差極化所產(chǎn)生的電阻。包括電化：電化學(xué)反應(yīng)引起電化學(xué)極化和濃差極化所產(chǎn)生的電阻。包括電化 學(xué)極化和濃差極化引起的電阻之和。學(xué)極化和濃差極化引起的電阻之和。 極化電阻隨電流的增大而增大，提高電極活性和降低真是電流

30、密度可以減小極化電阻隨電流的增大而增大，提高電極活性和降低真是電流密度可以減小 極化內(nèi)阻，通常采用多孔電極增大電極面積，降低電流密度。極化內(nèi)阻，通常采用多孔電極增大電極面積，降低電流密度。 v 比電阻比電阻：?jiǎn)挝蝗萘肯码姵氐碾娮瑁簡(jiǎn)挝蝗萘肯码姵氐碾娮瑁?C R R i i 電池放電方式電池放電方式 v 放電方式：恒流放放電方式：恒流放 電，恒阻放電，連電，恒阻放電，連 續(xù)放電，間隙放電續(xù)放電，間隙放電 等。等。 v 恒流放電：放電過(guò)恒流放電：放電過(guò) 程中保持電流為一程中保持電流為一 定值。定值。 v 恒阻放電：放電過(guò)恒阻放電：放電過(guò) 程中保持負(fù)載電阻程中保持負(fù)載電阻 為一定值。為一定值。 -

31、20020406080100120140160180 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 0.1C charge 0.1C discharge Volgate/V Capacity/mAh/g 4001h ,6006h燒結(jié)的 LiFePO4 0.1C 首次充放電曲線(xiàn) 放電電流放電電流 v放電時(shí)率：以一定的放電電流放完額定容量所需要放電時(shí)率：以一定的放電電流放完額定容量所需要 的小時(shí)數(shù)，稱(chēng)為放電時(shí)率。的小時(shí)數(shù)，稱(chēng)為放電時(shí)率。 v放電倍率：在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)額定容量所輸出的電流放電倍率：在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)額定容量所輸出的電流 值，數(shù)值上等于額定容

32、量的倍數(shù)。值，數(shù)值上等于額定容量的倍數(shù)。 v例電池的額定容量為例電池的額定容量為4Ah，以，以2A的電流放電。的電流放電。 放電時(shí)率：放電時(shí)率：4Ah/2A=2h，稱(chēng)電池以，稱(chēng)電池以2小時(shí)率放電。小時(shí)率放電。 放電倍率：放電倍率：2A/4Ah=0.5，稱(chēng)為，稱(chēng)為0.5倍率放電。倍率放電。 放電電流放電電流 020406080100120140160 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 0.25C charge 0.25C discharge Volgate/V Capacity/mAh/g 4001h ,6006h燒結(jié)的 LiFePO

33、4 0.25C 首次充放電曲線(xiàn) 放電電流放電電流 0102030405060708090100110120130 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4.0 Voltage / V Specific capacity / mAh g -1 y=0 2C 1C0.5C 0.25C LiFePO4-yFy/C（y=0.03）電極不同倍率的放電）電極不同倍率的放電 曲線(xiàn)曲線(xiàn) 電池的容量電池的容量 v 理論容量：假定活性物質(zhì)全部參加電池的成流反應(yīng)所提供理論容量：假定活性物質(zhì)全部參加電池的成流反應(yīng)所提供 的電量。可以按法

34、拉第定律計(jì)算得到。的電量。可以按法拉第定律計(jì)算得到。 Ah molAh molg ZF M W C23.41 /8 .262 /65 g50 0 例：鋅銀電池電池的負(fù)極活性物質(zhì)分別為鋅，例：鋅銀電池電池的負(fù)極活性物質(zhì)分別為鋅， 如取鋅如取鋅50.0g， 則鋅負(fù)極理論容量為：則鋅負(fù)極理論容量為： ZF M W C 0 電化當(dāng)量越小，理論越大電化當(dāng)量越小，理論越大 實(shí)際容量實(shí)際容量 v實(shí)際容量：在一定條件下實(shí)際放的電量。實(shí)際容量：在一定條件下實(shí)際放的電量。 Vdt R IdtC tIC tt 00 1 活性物質(zhì)利用率：活性物質(zhì)利用率：=m1/m100% m1指放出實(shí)際容量時(shí)所消耗的活性物質(zhì)的質(zhì)量指

35、放出實(shí)際容量時(shí)所消耗的活性物質(zhì)的質(zhì)量 m為活性物質(zhì)質(zhì)量為活性物質(zhì)質(zhì)量 恒流放電恒流放電 恒阻放電恒阻放電TV R C 平 1 v 實(shí)際容量低于理論容量，由于內(nèi)阻等原因，活性物質(zhì)實(shí)際容量低于理論容量，由于內(nèi)阻等原因，活性物質(zhì) 不可能完全被利用不可能完全被利用 v 額定容量額定容量 ：在電池設(shè)計(jì)和制造時(shí)，規(guī)定電池在一定條件：在電池設(shè)計(jì)和制造時(shí)，規(guī)定電池在一定條件 下應(yīng)該放出的最低限度的電量下應(yīng)該放出的最低限度的電量。 影響實(shí)際容量的因素影響實(shí)際容量的因素 v電池實(shí)際容量主要和電池正、負(fù)極活性物質(zhì)的數(shù)電池實(shí)際容量主要和電池正、負(fù)極活性物質(zhì)的數(shù) 量和利用率有關(guān)。而活性物質(zhì)利用率和放電制度、量和利用率有

36、關(guān)。而活性物質(zhì)利用率和放電制度、 電極結(jié)構(gòu)和制造工藝等有關(guān)。電極結(jié)構(gòu)和制造工藝等有關(guān)。 v放電形式的影響放電形式的影響 v放電電流的影響放電電流的影響 v終止電壓的影響終止電壓的影響 比容量比容量：?jiǎn)挝惑w積或單位質(zhì)量電池所放出的容量：?jiǎn)挝惑w積或單位質(zhì)量電池所放出的容量 m C C= m v C C v -1 AhKg -1 AhL 電池的能量電池的能量 電池能量：電池在一定條件下對(duì)外做功所能輸出的電能。電池能量：電池在一定條件下對(duì)外做功所能輸出的電能。 WoCoE 理論能量：假設(shè)電池在放電過(guò)程中始終出于平衡狀態(tài)，而 且活性物質(zhì)利用率為100%，即放電容量為理論容量，則 WC UavUav 實(shí)際

37、能量：電池放電時(shí)實(shí)際輸出的能量，數(shù)值上等于實(shí) 際電池的容量和平均工作電壓的乘積 為平均工作電壓 比能量比能量 v比能量：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或單位體積的電池所給出的能 量。 v理論比能量：1kg電池反應(yīng)物質(zhì)完全放電時(shí)理論 上所輸出的能量。 10001000 i WoEE qqq iq 1 ()gAh 為正、負(fù)極所有活性物質(zhì)的電化學(xué)當(dāng)量。 比能量計(jì)算比能量計(jì)算 v 例如：鉛酸蓄電池例如：鉛酸蓄電池。 22442222PbPbOH SOPbSOH O 電化容量 1 3.866 ()Pbqg Ah 24.463 /PbOqg Ah 243.671 /HSOqg Ah2.044 o EV 1000 2.04417

38、0.5/ 3.8664.4633.671 WoWh Kg 實(shí)際比能量實(shí)際比能量 v實(shí)際比能量是實(shí)際比能量是1kg電池反應(yīng)物質(zhì)所電池反應(yīng)物質(zhì)所 能輸出的實(shí)際能量，由電池實(shí)際能輸出的實(shí)際能量，由電池實(shí)際 輸出的能量和電池質(zhì)量（體積）輸出的能量和電池質(zhì)量（體積） 比來(lái)表征。比來(lái)表征。 M CV W 平 v電池實(shí)際比能量遠(yuǎn)小于理論比能量電池實(shí)際比能量遠(yuǎn)小于理論比能量 KmKrKeWW 0 電壓效率、反應(yīng)效率和質(zhì)量效率電壓效率、反應(yīng)效率和質(zhì)量效率 實(shí)際比能量實(shí)際比能量 v電壓效率：電池工作電壓和電池電動(dòng)勢(shì)的比值。電壓效率：電池工作電壓和電池電動(dòng)勢(shì)的比值。 改進(jìn)電極結(jié)構(gòu)和加入添加劑等是提高電壓效率的改進(jìn)電

39、極結(jié)構(gòu)和加入添加劑等是提高電壓效率的 重量途徑。重量途徑。 v反應(yīng)效率：即活性物質(zhì)利用率反應(yīng)效率：即活性物質(zhì)利用率 v質(zhì)量效率：電池中包含一些不參加成流反應(yīng)但又質(zhì)量效率：電池中包含一些不參加成流反應(yīng)但又 必要的物質(zhì)，使實(shí)際比能量減小。必要的物質(zhì)，使實(shí)際比能量減小。 過(guò)剩活性物質(zhì)：如鎘鎳電池通常過(guò)剩過(guò)?；钚晕镔|(zhì)：如鎘鎳電池通常過(guò)剩25%- 75%； 電解質(zhì)溶液；電極添加劑；電池外殼。電解質(zhì)溶液；電極添加劑；電池外殼。 電池比能量電池比能量 電池體系電池體系 實(shí)際比能量（實(shí)際比能量（A） wh/kg 理論比能量（理論比能量（A） wh/kg B/A 鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池10-50170.417.0

40、-3.4 鎘鎳電池鎘鎳電池15-40214.314.3-5.4 鋅銀電池鋅銀電池60-160487.527.3-10.9 堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池30-100274.09.1-2.7 鎂氯化銀鎂氯化銀40-10044611.3-4.5 電池的自放電電池的自放電 自放電：電池在開(kāi)路時(shí)，在一定條件下由于負(fù)極腐蝕和正自放電：電池在開(kāi)路時(shí)，在一定條件下由于負(fù)極腐蝕和正 極反應(yīng)等導(dǎo)致電池容量下降的現(xiàn)象。極反應(yīng)等導(dǎo)致電池容量下降的現(xiàn)象。 負(fù)極自放電負(fù)極自放電：負(fù)極多為合金金屬，當(dāng)極片存在雜質(zhì)時(shí)， 雜質(zhì)與電極構(gòu)成微電池腐蝕。 正極自放電正極自放電：正極上的各種副反應(yīng)，如反歧化反應(yīng)，雜 質(zhì)在正極上氧化，正極活

41、性物質(zhì)溶解等。 22442222PbOPbH SOPbSOH O 降低自放電：采用高純度原料，采用氧過(guò)電位高的金屬 （Cd、Hg、Pb）,緩蝕劑等。 鉛酸蓄電池正極PbO與板柵之間的反應(yīng)。 電池循環(huán)壽命電池循環(huán)壽命 循環(huán)壽命：在一定的放電制度下，二次電池容量循環(huán)壽命：在一定的放電制度下，二次電池容量 降低至某一規(guī)定值之前，電池所能耐受的充放電降低至某一規(guī)定值之前，電池所能耐受的充放電 次數(shù)。次數(shù)。 電池的壽命影響因素：電池的壽命影響因素： 1 電極表面活性物質(zhì)減少；電極表面活性物質(zhì)減少； 2 活性物質(zhì)脫落或轉(zhuǎn)移；活性物質(zhì)脫落或轉(zhuǎn)移； 3 電極材料發(fā)生腐蝕；電極材料發(fā)生腐蝕； 4 電極上長(zhǎng)枝晶，

42、造成電池內(nèi)部短路；電極上長(zhǎng)枝晶，造成電池內(nèi)部短路； 5 隔離物被破壞隔離物被破壞 6 活性物質(zhì)晶形改變，活性降低等等?；钚晕镔|(zhì)晶形改變，活性降低等等。 新能源電池性能比較新能源電池性能比較 電池的使用電池的使用 v電池的充電電池的充電 v電池的放電電池的放電 3.5 電池的充電電池的充電 v1、電池常見(jiàn)的充電方式、電池常見(jiàn)的充電方式 v2、鎳氫電池的標(biāo)準(zhǔn)充電、鎳氫電池的標(biāo)準(zhǔn)充電 v3、急速充電對(duì)電池性能影響、急速充電對(duì)電池性能影響 v4、脈沖充電及對(duì)其電池性能影響、脈沖充電及對(duì)其電池性能影響 v5、涓流充電、涓流充電 v6、充電效率、充電效率 1、電池常見(jiàn)的充電方式、電池常見(jiàn)的充電方式 v1、

43、恒流充電、恒流充電 整個(gè)充電過(guò)程中充電電流為一定值，屬鎳氫電池整個(gè)充電過(guò)程中充電電流為一定值，屬鎳氫電池 的常用充電方式；的常用充電方式； v2、恒壓充電、恒壓充電 充電過(guò)程中充電電源兩端保持一恒定值，電路中充電過(guò)程中充電電源兩端保持一恒定值，電路中 的電流隨電池電壓升高而逐漸減小，有時(shí)鎳氫電的電流隨電池電壓升高而逐漸減小，有時(shí)鎳氫電 池也用此方法進(jìn)行充電；池也用此方法進(jìn)行充電； v3、恒流恒壓充電、恒流恒壓充電 電池首先以恒流充電電池首先以恒流充電CC，當(dāng)電池電壓升高至一定，當(dāng)電池電壓升高至一定 值時(shí)，電壓保持不變值時(shí)，電壓保持不變CV，電路中電流降至很小，電路中電流降至很小， 最終趨于最終

44、趨于0。 鋰離子電池用此充電方式。鋰離子電池用此充電方式。 2、電池的標(biāo)準(zhǔn)充電、電池的標(biāo)準(zhǔn)充電 vIEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鎳氫電池的標(biāo)準(zhǔn)充放電為：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鎳氫電池的標(biāo)準(zhǔn)充放電為： 首先將電池以首先將電池以0.2C放電至放電至1.0V/支，然后以支，然后以 0.1C充電充電16小時(shí)，擱置小時(shí)，擱置1小時(shí)后，以小時(shí)后，以0.2C放至放至 1.0V/支，即為對(duì)電池標(biāo)準(zhǔn)充放電。支，即為對(duì)電池標(biāo)準(zhǔn)充放電。 優(yōu)點(diǎn)是：充電電路簡(jiǎn)單優(yōu)點(diǎn)是：充電電路簡(jiǎn)單 缺點(diǎn)是：充電時(shí)間長(zhǎng)缺點(diǎn)是：充電時(shí)間長(zhǎng) 3、快速充電、急速充電對(duì)電池性能影響、快速充電、急速充電對(duì)電池性能影響 v一般鎳氫電池行業(yè)將一般鎳氫電池行業(yè)將0.2C

45、/0.3C充電，稱(chēng)為快速充充電，稱(chēng)為快速充 電；將電；將0.5C1.0C充電，稱(chēng)為急速充電；充電，稱(chēng)為急速充電； 此充電方法必須設(shè)置合適的充電截止條件，否則，此充電方法必須設(shè)置合適的充電截止條件，否則， 易形成過(guò)充。易形成過(guò)充。 因充電電流較大，過(guò)充后，產(chǎn)生的氧氣來(lái)不及被因充電電流較大，過(guò)充后，產(chǎn)生的氧氣來(lái)不及被 消耗，就可能造成內(nèi)壓升高，電池變形，漏液等消耗，就可能造成內(nèi)壓升高，電池變形，漏液等 不良現(xiàn)象。同時(shí)，其電性能也會(huì)顯著降低。不良現(xiàn)象。同時(shí)，其電性能也會(huì)顯著降低。 其優(yōu)點(diǎn)是：充電時(shí)間短。其優(yōu)點(diǎn)是：充電時(shí)間短。 4、脈沖充電及對(duì)其電池性能影響、脈沖充電及對(duì)其電池性能影響 v脈沖充電一般

46、采用充與放的方法，如充脈沖充電一般采用充與放的方法，如充5秒鐘，秒鐘， 就放就放1秒鐘。這樣充電過(guò)程產(chǎn)生的氧氣在放電脈秒鐘。這樣充電過(guò)程產(chǎn)生的氧氣在放電脈 沖下將大部分被還原成電解液。不僅限制了內(nèi)部沖下將大部分被還原成電解液。不僅限制了內(nèi)部 電解液的氣化量，而且對(duì)那些已經(jīng)嚴(yán)重極化的舊電解液的氣化量，而且對(duì)那些已經(jīng)嚴(yán)重極化的舊 電池，在使用本充電方法充放電電池，在使用本充電方法充放電5-10次后，會(huì)次后，會(huì) 逐漸恢復(fù)或接近原有容量逐漸恢復(fù)或接近原有容量. 從電化學(xué)角度講，脈沖充電對(duì)電池最好。從電化學(xué)角度講，脈沖充電對(duì)電池最好。 5、涓流充電、涓流充電 v涓流充電一般用于后備電源，使用涓流充電一般

47、用于后備電源，使用1/50 1/20C持續(xù)充電。此充電方法對(duì)電池性能無(wú)影響。持續(xù)充電。此充電方法對(duì)電池性能無(wú)影響。 6、充電效率、充電效率 v指電池在一定放電條件下放至某一截止電壓時(shí)放指電池在一定放電條件下放至某一截止電壓時(shí)放 出的容量與輸入的電池容量的比值，它可按照以出的容量與輸入的電池容量的比值，它可按照以 下公式計(jì)算：下公式計(jì)算： 充電效率充電效率=（放電電流（放電電流* 放電至放電至 截止電壓的時(shí)間截止電壓的時(shí)間/充電電流充電電流* 充電時(shí)間）充電時(shí)間） * 100% v充電效率受到充電速率和環(huán)境溫度的影響，充電充電效率受到充電速率和環(huán)境溫度的影響，充電 時(shí)充電電流必須在一定范圍內(nèi)，電

48、流太小或太大時(shí)充電電流必須在一定范圍內(nèi)，電流太小或太大 充電效率都很低，由于電池還存在自放電，致使充電效率都很低，由于電池還存在自放電，致使 電池?zé)o法充滿(mǎn)電。電池?zé)o法充滿(mǎn)電。 3.6 電池常見(jiàn)問(wèn)題與分析電池常見(jiàn)問(wèn)題與分析 v 1、電池使用時(shí)注意事項(xiàng)？、電池使用時(shí)注意事項(xiàng)？ v 2、電池的儲(chǔ)存條件、電池的儲(chǔ)存條件 v 3、什么是過(guò)充電？對(duì)電池性能有何影響？、什么是過(guò)充電？對(duì)電池性能有何影響？ v 4、什么是過(guò)放電？對(duì)電池性能有何影響？、什么是過(guò)放電？對(duì)電池性能有何影響？ v 5、電池放電時(shí)間短的可能原因有哪些？、電池放電時(shí)間短的可能原因有哪些？ v 6、電池出現(xiàn)零電壓或低電壓的原因、電池出現(xiàn)零電

49、壓或低電壓的原因 v 7、電池組零電壓或低電壓的原因、電池組零電壓或低電壓的原因 v 8、電池與電池組充不進(jìn)電的原因、電池與電池組充不進(jìn)電的原因 v 9、電池電池組無(wú)法放電的原因、電池電池組無(wú)法放電的原因 v 10、充電發(fā)熱、充電發(fā)熱 v 11、電池鼓底、漏液的原因、電池鼓底、漏液的原因 v 12、電池能儲(chǔ)存多久、電池能儲(chǔ)存多久 特別提示特別提示 v不同電池不可以混用不同電池不可以混用 v過(guò)充電會(huì)造成內(nèi)壓升高，電池變形，漏液等不良過(guò)充電會(huì)造成內(nèi)壓升高，電池變形，漏液等不良 現(xiàn)象現(xiàn)象 v過(guò)放電會(huì)使內(nèi)壓升高，正負(fù)極活性物質(zhì)可逆性受過(guò)放電會(huì)使內(nèi)壓升高，正負(fù)極活性物質(zhì)可逆性受 到破壞，容量衰減。到破壞

50、，容量衰減。 2、電池儲(chǔ)存條件、電池儲(chǔ)存條件 v根據(jù)根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電池應(yīng)在溫度為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電池應(yīng)在溫度為205，濕，濕 度為（度為（6520）%的條件下儲(chǔ)存。的條件下儲(chǔ)存。 環(huán)境溫度對(duì)電池性能的影響？環(huán)境溫度對(duì)電池性能的影響？ v在所有的環(huán)境因素中，溫度對(duì)電池的充放電性能在所有的環(huán)境因素中，溫度對(duì)電池的充放電性能 影響最大，因?yàn)樵陔姌O影響最大，因?yàn)樵陔姌O/電解液界面上的電化學(xué)電解液界面上的電化學(xué) 反應(yīng)與環(huán)境溫度有關(guān)，電極反應(yīng)與環(huán)境溫度有關(guān)，電極/電解液界面被視為電解液界面被視為 電池的心臟。如果溫度下降，電極的反應(yīng)率也下電池的心臟。如果溫度下降，電極的反應(yīng)率也下 降。降。 v一般，溫度越

51、高，充電電壓越低、自放電越大；一般，溫度越高，充電電壓越低、自放電越大； 相反，溫度越低，充電電壓越高、自放電越小。相反，溫度越低，充電電壓越高、自放電越小。 v當(dāng)溫度過(guò)高或過(guò)低時(shí)，對(duì)電池容量和內(nèi)阻也有一當(dāng)溫度過(guò)高或過(guò)低時(shí)，對(duì)電池容量和內(nèi)阻也有一 定影響，特別在低溫下，容量偏低、內(nèi)阻增高。定影響，特別在低溫下，容量偏低、內(nèi)阻增高。 3、什么是過(guò)充電？對(duì)電池性能有何影響？、什么是過(guò)充電？對(duì)電池性能有何影響？ v過(guò)充電是指電池經(jīng)一定充電過(guò)程充滿(mǎn)電后，再繼過(guò)充電是指電池經(jīng)一定充電過(guò)程充滿(mǎn)電后，再繼 續(xù)充電的行為。續(xù)充電的行為。 v如果充電電流過(guò)大，或充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，產(chǎn)生的氧如果充電電流過(guò)大，或充電時(shí)間

52、過(guò)長(zhǎng)，產(chǎn)生的氧 氣來(lái)不及被消耗，就可能造成內(nèi)壓升高，電池變氣來(lái)不及被消耗，就可能造成內(nèi)壓升高，電池變 形，漏液等不良現(xiàn)象。同時(shí)，其電性能也會(huì)顯著形，漏液等不良現(xiàn)象。同時(shí)，其電性能也會(huì)顯著 降低。降低。 4、什么是過(guò)放電？對(duì)電池性能有何影響？、什么是過(guò)放電？對(duì)電池性能有何影響？ v電池放完內(nèi)部?jī)?chǔ)存的電量，電壓達(dá)到一定值后，電池放完內(nèi)部?jī)?chǔ)存的電量，電壓達(dá)到一定值后， 繼續(xù)放電就會(huì)造成過(guò)放電。繼續(xù)放電就會(huì)造成過(guò)放電。 v一般而言，過(guò)放電會(huì)使電池內(nèi)壓升高，正負(fù)極活一般而言，過(guò)放電會(huì)使電池內(nèi)壓升高，正負(fù)極活 性物質(zhì)可逆性受到破壞，即使充電也只能部分恢性物質(zhì)可逆性受到破壞，即使充電也只能部分恢 復(fù)，容量也會(huì)有明顯衰減。復(fù)，容量也會(huì)有明顯衰減。 5、電池放電時(shí)間短的可能原因有哪些？、電池放電時(shí)間短的可能原因有哪些？ v1、電池未被充滿(mǎn)電，如充電時(shí)間不夠，充電效、電池未被充滿(mǎn)電，如充電時(shí)間不夠，充電效 率較低等率較低等 v2. 放電電流過(guò)大，致使放電效率降低從而使放電放電電流過(guò)大，致使放電效率降低從而使放電 時(shí)間縮短時(shí)間縮短 v3.電池放電時(shí)環(huán)境溫度過(guò)低，放電效率下降電池放電時(shí)環(huán)境溫度過(guò)低，放電效率下降; 6、電池出現(xiàn)零電壓或低電壓的原因、電池出現(xiàn)零電壓或低電壓的原因 1. 電池遭受外部短路或過(guò)充電池遭受外部短路或過(guò)充,反充反充(強(qiáng)制過(guò)放強(qiáng)制過(guò)放) 2. 電池受高倍率大電流連續(xù)過(guò)