應(yīng)用電化學(xué)---第三章化學(xué)電源ppt課件

1、LOGO 3.1 概述概述 3.2 一次電池一次電池 3.3 二次電池二次電池 3.4 燃料電池燃料電池 1v能源是人類社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著人類能源是人類社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著人類社會的進(jìn)步和生活水平的提高，消耗能量將急劇社會的進(jìn)步和生活水平的提高，消耗能量將急劇增加，而且需要提供能量的方式更加多樣化。增加，而且需要提供能量的方式更加多樣化。v化學(xué)電源作為通過化學(xué)反應(yīng)獲得電能的一種裝置，化學(xué)電源作為通過化學(xué)反應(yīng)獲得電能的一種裝置，具有種類繁多、形式多樣的特點(diǎn)，而且可以是再具有種類繁多、形式多樣的特點(diǎn)，而且可以是再生性能源，由于它自身的特點(diǎn)，有著其它能源所生性能源，由于它自身的特點(diǎn)

2、，有著其它能源所不可替代的重要位置。不可替代的重要位置。2v當(dāng)今首推的五種一次能源是煤炭、石油、天然氣、水力和核能。它們向人類提供了各種各樣能的形態(tài)，如熱能、機(jī)械能、電能、光能、化學(xué)能、聲能等等。v然而上述的能源，受到各方面資源的限制。就人們大量使用的煤炭、石油、天然氣而言：它們是用一點(diǎn)少一點(diǎn)，總有枯竭的一天。v很多年前，有人悲觀地估計(jì)，從1977年起，如若人類能源消費(fèi)的年增長率以4計(jì)算，已經(jīng)探明的石油還可用37年，天然氣還可用51年、煙煤和褐煤(以采出率50計(jì))則能用110年。因此努力開發(fā)多種形式及再生性新能源，是當(dāng)代能源利用的一個重要特征。3v能夠通過多種化學(xué)反應(yīng)獲取電能或者貯備電能且可重

3、復(fù)使用的化學(xué)電源，理所當(dāng)然受到人們的重視。1988年世界電池工業(yè)總產(chǎn)值已超過110億美元，而現(xiàn)在早已超過200億美元。我國電池生產(chǎn)的發(fā)展也極為迅速，化學(xué)電源是不容忽視的重要產(chǎn)業(yè)部門。v化學(xué)電源的特點(diǎn)在于能量轉(zhuǎn)換效率高。如果把化學(xué)電源與當(dāng)今人類普遍使用獲取電能的手段一火力發(fā)電相比較，其功率和規(guī)模確實(shí)遠(yuǎn)不及后者，然而就其參量轉(zhuǎn)換效率而言，遠(yuǎn)遠(yuǎn)地高于火力發(fā)電。從理論上講可以達(dá)到100。4v火力發(fā)電屬于間接發(fā)電，能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多，受熱機(jī)卡諾循環(huán)的限制、效率很低，約有6070的熱量白白浪費(fèi)。而化學(xué)電源是直接發(fā)電裝置，以燃料電池為例，實(shí)際效率在60以上，在考慮能量綜合利用時其實(shí)際效率高于80。v化學(xué)電源與通

4、過直接燃燒石油、天然氣、煤氣獲取能量方式相比，產(chǎn)生的環(huán)境污染少，這是它的又一特點(diǎn)。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，能源的不合理使用，正在不斷地加重著環(huán)境污染。石油、煤炭、天然氣燃燒時會排出大量的SO2和氣溶膠微粒。5v據(jù)報道，美國在70年代以后，來自發(fā)電站和汽車的空氣污染物，每年約達(dá)2億噸，每人可分到噸。在50年代先后發(fā)生在英國倫敦和美國洛杉機(jī)的煙霧事件就曾轟動整個世界。希臘首都雅典是世界受污染比較嚴(yán)重的城市之一，經(jīng)分析，雅典上空污染云的形成，75是由私人小汽車造成的。這些問題現(xiàn)在已經(jīng)在西方國家得到較好地控制，我們國家現(xiàn)在面臨更嚴(yán)重的污染問題。v 面對嚴(yán)重的大氣污染，人類發(fā)出“保護(hù)大氣就是愛惜生命”的呼吁

5、。為此美國三大汽車公司正在積極研制電動汽車，以滿足90年代末期生效的汽車排放法規(guī)的新規(guī)定。采用二次電池、燃料電池的電動汽車正在受到重視。6v化學(xué)電源此特點(diǎn)還在于具有可攜帶性、使用方便。可以作成適合不同需要的性能可靠的裝置，從而為一些用于特殊目的的設(shè)備提供電能，這是其它供電方式無法比擬的。v從第一顆人造衛(wèi)星到目前航天飛機(jī)，一系列航天尖端技術(shù)中都采用了采用化學(xué)電源，使測試儀器運(yùn)轉(zhuǎn)。各類航標(biāo)燈、潛艇以及其它軍事目的的裝備更是如此?；瘜W(xué)電源還使得無法得無法大電網(wǎng)供電的野外操作有了電力保障，給邊遠(yuǎn)地區(qū)帶來光明。不僅如此化學(xué)電源進(jìn)一步向小型、薄型、輕量方向發(fā)展。很好地適應(yīng)了各種便攜式、不要外部電源的設(shè)備逐

6、步普及的需求。7v化學(xué)電源已經(jīng)進(jìn)入干家萬戶，化學(xué)電源的廣泛使用是人類科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的需要，更是人類物質(zhì)文明提高的需要。二者的迅速發(fā)展也促進(jìn)化學(xué)電源的生產(chǎn)與研究的迅速發(fā)展。v化學(xué)電源的內(nèi)容是十分豐富而廣泛的。本課程將著重介紹有代表性的化學(xué)電源和基本原理，諸如熱力學(xué)、電極過程。對生產(chǎn)工藝、電池結(jié)構(gòu)及最近進(jìn)展也將作扼要的說明。v技術(shù)上的發(fā)展、科學(xué)上的新發(fā)現(xiàn)或早或遲的都會在工業(yè)上應(yīng)用。所以除了對已商品化的電池加以介紹外，還要對具有潛在的應(yīng)用前景的化學(xué)電源進(jìn)行介紹。8 3.1 概概 述述 3.1.1主要術(shù)語v化學(xué)電源（battery，化學(xué)電池，電池）：將氧化還原反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。v化學(xué)電源

7、的分類：從工作性質(zhì)和儲存方式，分為一次電池或原電池(primary battery)、二次電池或可充電電池、蓄電池（secondary battery, rechargeable battery)、儲備電池（storage battery)和燃料電池(fuel cell)四大類。9v電池組：兩個或多個電池以串、并聯(lián)等聯(lián)形式組合而成的。其組合方式取決于對工作電壓和容量的要求。v放電過程(discharge process)：二次電池對外做功，把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔躹充電過程（charge process）:10v化學(xué)電源的組成：由正、負(fù)極和隔膜及電解液和外殼等組成。v正極和負(fù)極：由相應(yīng)的活性物質(zhì)和一

8、些添加劑組成。v活性物質(zhì)：在電池充放電過程中參與電極反應(yīng)，影響電池容量和性能的物質(zhì)。v正極活性物質(zhì)的電極電勢越高，負(fù)極活性物質(zhì)的電極電勢越負(fù)，電池的電動勢就越大。同時，活性物質(zhì)的電化學(xué)活性高，電極反應(yīng)的速度就快，電池性能就好。 11v電池的負(fù)極一般選用較活潑的金屬，而正極一般選用金屬氧化物，電極材料的選擇和評價原則前面已經(jīng)介紹，后面還要針對電池來具體講授。表3.1列出了電池常用的一些負(fù)極材料的性能。1213v添加劑：包括能提高電極導(dǎo)電性能的導(dǎo)電劑(如金屬粉和碳粉)、增加活性物質(zhì)粘結(jié)力的粘結(jié)劑(如聚四氟乙烯和聚乙烯)、延緩金屬電極腐蝕的緩蝕劑等。v集電器：由于活性物質(zhì)通常是構(gòu)成一種糊狀電極，需要

9、用集電器來作為支持體，集電器通常是一個金屬柵板或?qū)щ姷姆墙饘侔?如碳棒)，以提供電子傳導(dǎo)的路線，集電器重量應(yīng)輕，化學(xué)穩(wěn)定性應(yīng)好。14v電解液：電解質(zhì)的水溶液、有機(jī)介質(zhì)溶液，固體電解質(zhì)和熔鹽電解質(zhì)溶液。v電解液的要求：高的導(dǎo)電率，化學(xué)穩(wěn)定性好，不易揮發(fā)和易于長期貯存等。對于溶劑，則要求在電池充放電的電位范圍內(nèi)具有高的化學(xué)穩(wěn)定性和好的流動性能。隔膜：將電池正、負(fù)極分隔開以防止兩極直接接觸而短路的無機(jī)或有機(jī)膜。v隔膜要求：高的離子傳輸能力，以減少電池的內(nèi)阻就相應(yīng)減小，極低的電子導(dǎo)電能性，好的化學(xué)穩(wěn)定性和一定的機(jī)械強(qiáng)度等。v常用的隔膜有漿層紙、微孔塑料、微孔橡膠、石棉玻璃氈和全氟磺酸膜(nafion膜

10、)等。153.1.2 化學(xué)電源的主要性能化學(xué)電源的主要性能1化學(xué)電源的電動勢和開路電壓（1）電池電動勢(eLectromotive,E，又稱理論電壓)：沒有電流流過外電路時電池正負(fù)兩極之的電極電勢差。其大小可以由Gibbs自由能計(jì)算得到。 電池的電動勢測量一般通過對消法進(jìn)行。 （2）電池的開路電壓(open circuit voltage, OCV):無負(fù)荷情況下的電池電壓。 只有可逆電池的開路電壓才等于電池電動勢，一般電池的開路電壓總小于其電動勢。162工作電壓和電池的內(nèi)阻v工作電壓(V)：正負(fù)兩極之間有電流流過時的電池端電壓。v工作電壓隨輸出電流的大小、放電深度和溫度等變化而變化。當(dāng)有電流

11、流過時，會產(chǎn)生電化學(xué)極化、濃差極化和歐姆極化等，使得電池的工作電壓總低于開路電勢。17v表征電池放電時電壓特性的術(shù)語還有額定電壓、中點(diǎn)電壓和截止電壓。v額定電壓是指電池工作時公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)電壓。如堿性鋅錳電池的額定電壓為1.50V，鎳氫電池的額定電壓為1.20V。v中點(diǎn)電壓是指電池放電期間的平均電壓，而截止電壓是指電池放電終止時的電壓值，是放電倍率的函數(shù)，截止電壓一般是電電池制造商規(guī)定的，只是一個參數(shù)。18v給電池外加一負(fù)載并接通外電路時，外線路中有電流通過，電池對外做電功，其工作電壓為： Rp，R分別是極化內(nèi)阻和歐姆內(nèi)阻，E，V分別使電池電動勢和電池工作電壓19v電池內(nèi)阻R =Rp + R ，2

12、0v極化內(nèi)阻是由于電化學(xué)極化和濃差極化而引起的，所以極化內(nèi)阻的大小與電極材料的本質(zhì)、電池的結(jié)構(gòu)、制造工藝和工作電流的大小等有關(guān)。為降低極化內(nèi)阻，電極一般做成多孔電極以提高電極的表面積，并選擇具有高交換電流密度的活性物質(zhì)。21v歐姆內(nèi)阻為電池組件的離子電阻和電子電阻之和，包括電解液的歐姆電阻、電極材料的歐姆電阻和隔膜電阻等。為減小化學(xué)電源的歐姆內(nèi)阻，需縮短正負(fù)極間的距離、增加隔膜離子導(dǎo)電能力、使用具有高電導(dǎo)率的電解液。如果活性物質(zhì)的導(dǎo)電性差，則要加入導(dǎo)電劑以降低電極的歐姆內(nèi)阻，還要使電池構(gòu)型最佳化，保持兩電極之間電流的均勻分布。 223電流和反應(yīng)速率v反應(yīng)速率等于電流強(qiáng)度，可以直接從電流表讀出。

13、電流的大小，就是充電或者放電速率的大小。v由于電池存在內(nèi)阻，當(dāng)有電流流過時，電池的放電電壓下降，電極上的活性物質(zhì)來不及反應(yīng)，使電池容量的下降。對于電池反應(yīng)，能承受的充、放電電流的大小反映了電池反應(yīng)的可逆性。為降低電極反映的極化、提高電池所能承受的電流，電極一般做成多孔擴(kuò)散電極。234電池的容量v電池容量：一定放電條件下，電池放電到終止電壓時所放出的電量，單位為庫侖或安時(A.h)，96500庫侖=26.8安時。電池容量與電池的大小(即活性物質(zhì)用量)、放電速度(放電電流的大小)和放電的截止電壓等有關(guān)。24v電池理論容量： M為活性物質(zhì)的摩爾質(zhì)量，m為活性物質(zhì)的質(zhì)量，z為電池反應(yīng)中電子的遷移數(shù)。2

14、5v電池實(shí)際容量計(jì)算公式： 2627v這些條件下，電池使用時間大致相同，但恒電阻模式下的電壓調(diào)節(jié)最好，而恒功率模式下電池整個壽命期間具有向負(fù)載提供最均勻功率的優(yōu)點(diǎn)，從而使電池的能量得到最有效的利用。28v實(shí)際上，電池放出的能量只是理淪容量的一部分。電池的實(shí)際容量總是小于其理論容量，實(shí)際容量與理論容量之比反映了電池活性物質(zhì)的利用效果，稱為活性物質(zhì)利用率： 29v電池容量是評價電池性能最重要的指標(biāo)之一，生產(chǎn)中常用比容量來反映電池的容量性能。v比容量是指單位質(zhì)量或單位體積電池所能輸出的電量，分別以A.h.kg-1和A.h.L-1表示。v質(zhì)量比容星間接地反映了活性物質(zhì)的利用率，而體積比容量則反映了電池

15、結(jié)構(gòu)的特征。v額定容量是指在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)電池時，規(guī)定或保證在指定的放電條件下電池應(yīng)該放出的最低限度的電量。30v電池容量可通過放電時的放電曲線測定。電池的容量與放電條件密切相關(guān)。電池的放電條件指放電電流、放電深度、放電形式、放電期間電池的溫度等。v放電電流的大小對電池容量有較大的影響。只有當(dāng)電池以很小的電流放電(稱為庫侖滴定)時才能接近理論電壓和理論容量。31v電池放電電流的大小常用放電倍率表示。放電倍率是指單位時間（一小時）內(nèi)，電池放電容量與其額定容量之比。比如，0.2C，表示一小時內(nèi)的放電電量為額定容量的0.2倍，也就是說1/0.2=5小時放電截止，放電電流為0.2*C（A）。v根據(jù)放電倍率

16、的大小，電池可以分成低倍率(0.5C)、中倍率(0.5-3.5C)、高倍率(3.5-7C)和超高倍率(7C)四類。放電倍率越大，表示放電電流越大。 32v放電深度：電池放電量占其額定容量的百分?jǐn)?shù)。v理想的電池在整個放電過程中應(yīng)該保持一個恒定的工作電壓，但大多數(shù)電池只有在較低的放電深度時才保持平穩(wěn)的工作電壓。v放電深度大時電池能放出較多的容量，但考慮到電池的工作性能，一般情況下電池放電深度只為額定容量的20一40。33v電池放電一段時間后擱置時，開路電壓會上升。圖3.2為電池連續(xù)放電和間隙放電時的放電曲線。依圖可見，間隙放電時的容量要較連續(xù)放電時為大。特別當(dāng)以大電流放電時，間隙放電會使電池容量有

17、較大的提高。3435v電池放電時的溫度對其容量、壽命和電壓特性也有影響。一般情況下低溫放電時，體現(xiàn)為電池活性物質(zhì)化學(xué)活性的降低和電池內(nèi)阻的增加，從而導(dǎo)致了工作電比和電池放電容量的降低。v高溫可以加速電極反應(yīng)的速度和電解液的擴(kuò)散速度，降低極化，但如果溫度太高，可能導(dǎo)致一些組分發(fā)生的物理或化學(xué)方面的變性，造成容量的損耗-大部分電池一般在20-40之間表現(xiàn)出較好的性能。36v通過放電實(shí)驗(yàn)，可以測得電池的開路電壓、工作電壓、截止電壓和放電時間等數(shù)據(jù)。通過工作電壓-放電時間關(guān)系曲線(放電曲線)，可以計(jì)算出電池的放電容量、能量、功率等，同時如再知道電池的質(zhì)量或體積，還可以計(jì)算電池的能量密度和功率密度等，評

18、價電池性能。375比能量和比功率 v電池的能量是指在一定放電條件下，電池所能作出的電功，它等于放電容量和電池平均工作電壓的乘積，常用單位為瓦時(wh)。 電池的比能量(或能量密度)：單位質(zhì)量或單位體積的電池所輸出的能量，單位w.h.kg-1和w.h.L-1。 電池在可逆電位下工作時的理論能量密度值可以達(dá)到200一500 w.h.kg-1，然而實(shí)際能量密度的值只有20-100 w.h.kg-1。38v電池的功率是指在一定放電條件下，電池在單位時間內(nèi)所輸出的能量，其單位為瓦(w)或千瓦(kw)。 電池的比功率(或功率密度)：單位質(zhì)量或單位體積的電池所輸出的功率，w.kg-1 和w.L-1。 功率密

19、度的大小，表示在單位時間內(nèi)，單位質(zhì)量或單位體積的電池輸出的能量的多少，即此電池能用較大的電流放電能力。 電池功率密度通常在100-300 w.kg-1，其的大小取決于放電速率，在放電過程中，電池的比功率總是不斷下降的。396電池的壽命v電池的使用壽命：電池工作到不能使用的工作時間。-所有電池v貯存壽命：電池性能或電池容量降低到額定指標(biāo)以下的貯存時間，影響電池貯存壽命的主要原因是電池的自放電。一次、二次電池和儲備電池v循環(huán)壽命：二次電池報廢之前，在一定充放電條件下，電池經(jīng)歷充放電循環(huán)的次數(shù)，對于次電池、燃料電池則不存在循環(huán)壽命。電池的可逆性越好，循環(huán)壽命就越長（教材正好寫反）。-二次電池407.

20、 電池的自放電v自放電：由于電池中一些自發(fā)過程的進(jìn)行而引起的電池容量的損失。v電池在貯存和使用時都會發(fā)聲自己放電現(xiàn)象，引發(fā)電池自放電的原因主有以下幾點(diǎn)：(1)不期望的副反應(yīng)的發(fā)生； (2)電池內(nèi)部變化而導(dǎo)致的接觸問題；(3)活性物質(zhì)的內(nèi)結(jié)晶；(4)電池的負(fù)極使用活潑金屬時，發(fā)生陽極溶解，(5)無外接負(fù)載時電池在電解質(zhì)橋上放電等 41v電池自放電的大小一般用單位時間內(nèi)電池容量減少的百分?jǐn)?shù)來表示。電池自放電的發(fā)生很難避免，但可以通過電池設(shè)計(jì)、電池材料的選擇和電池使用、存放環(huán)境的控制減少到最低。 428. 電池的過充電v對于二次電池，如果充電時間太長，可能會被過充電，此時可能會出現(xiàn)新的電極反應(yīng)，如水

21、的電解，進(jìn)而影響電池的循環(huán)壽命。但一般來講，只要不經(jīng)常過充電，對電池的性能影響不會太大。43v9. 電池的記憶效應(yīng) 對于二次電池，尤其是早期的二次電池，記憶效應(yīng)是影響其使用的重要指標(biāo)。 443.1.3 化學(xué)電源的選擇和應(yīng)用化學(xué)電源的選擇和應(yīng)用 理想的電化學(xué)電池應(yīng)該達(dá)到廉價、容量大、輸出功率范圍廣、工作條件限制小、貯存壽命長、環(huán)保安全。實(shí)際上很難達(dá)到所有的期望，只有根據(jù)使用需要突出重點(diǎn)指標(biāo)的要求。45選擇電池時須考慮的事項(xiàng)如下：（1）電池類型：一次電池、二次電池、貯備電池或燃料電池。（2）電化學(xué)體系：鋅錳、鎘鎳、鋅銀、鉛酸、鋰離子或其他(視其電池性能與設(shè)備主要要求而異)。（3）電壓：額定電壓或工

22、作電壓、最高電壓和最低電壓范圍、放電曲線形狀等是否符合設(shè)備的要求。46(4)負(fù)載和放電形式：恒電流、恒電阻或恒功率放電；單值或可變負(fù)載，脈沖負(fù)載。(5)放電制度：連續(xù)放電或間歇放電。(6)溫度：要求電池的工作溫度范圍。(7)使用時間：需要的工作時間長短。(8)物理性能：尺寸、形狀、質(zhì)量等。(9)貯存性能：吸：存則可，充電態(tài)或放電態(tài)、溫度、濕度和其它條件。47(10)充放電循環(huán)(如是二次電池)：循環(huán)壽命和濕擱置壽命要求，充電設(shè)備的持性，充電頻率。(11)環(huán)境條件：振動、沖擊離心等；氣候條件(溫度，氣壓等)。(12)安全性和可靠性：失效率，不能漏氣或漏液；三廢及其排放等。(13)苛刻的工作條件：極

23、長期或極高溫貯存、備用或使用；特殊用途的高可靠性：貯備電他的快速激活；特殊包裝(壓力容器等)；高沖擊、高離心和無磁性。 48(14)維護(hù)和補(bǔ)充：電池易得，能就近供應(yīng)，更換方便；充電設(shè)備可靠；要求特殊運(yùn)輸、回收或處理。(15)成本：一次性購置費(fèi)，一次性使用或循環(huán)使用成本。 型號和工業(yè)設(shè)計(jì)，5號，7號電池 不要小看電池，軍事、航天、航空、民用等都依賴電池的發(fā)展和電池性能的提高。 49 一次電池，常用于低功率到中功率放電。它們使用方便，相對價廉。外形多以團(tuán)柱形、扣式和扁形形式存在。常以單體或電池組的形式用于各種電氣和電子設(shè)備。圓柱形電池廣泛用于照明、信號、報警、半導(dǎo)體收音機(jī)、收錄機(jī)、計(jì)算機(jī)、玩具以及

24、剃須刀、吸塵器等家庭和生活用品?？凼诫姵赜糜谑直淼葓龊戏奖⌒碗姵赜糜贑MOS電路記憶貯存電源。同時，一次電池還廣泛應(yīng)用于軍事使攜通訊、雷達(dá)、夜間監(jiān)視、氣象儀器和導(dǎo)航儀器等。50 二次電池及其電池組，常用于較大功率的放電，如用作汽車啟動、照明和點(diǎn)火等的電源。二次電他的另一主要用途是輔助和(備用)應(yīng)急電源，以及(浮充狀態(tài)下)負(fù)荷平衡供電。它作為卓有成效的電化學(xué)貯能裝置，在人造衛(wèi)星、宇宙飛船和空間站方面，在潛艇和水下推進(jìn)方面，在電動車輛方面，越來越顯示出新的生命力。51 貯備電池，常在特殊的環(huán)境下使用。如：貯備熱電池和貯備鋅銀電池經(jīng)多年長期貯存之后能在短時間內(nèi)高倍率放電，用作導(dǎo)彈電源。在微安級低倍率

25、放電條件下工作的面體電解質(zhì)電池，貯存壽命或工作壽命特別長，可用作心臟起博器和計(jì)算機(jī)貯存電源等可靠性要求特別向相壽命特別氏的場合。 52 燃料電池，用作長時間連續(xù)上作的場合。它已成功地應(yīng)用于“阿波羅”飛船等的登月飛行和載人航天器中。同時，正在進(jìn)一步研制的各種類型的燃料電池有望作為電動車輛和電站等的電源。53LOGO 一次電池主要包括：普通鋅錳電池一次電池主要包括：普通鋅錳電池( (中性鋅中性鋅錳電池錳電池) )、堿性鋅錳電池、鋅銀電池、鋰一次、堿性鋅錳電池、鋅銀電池、鋰一次電池、鋅空氣電池等。一次電池的電解質(zhì)有電池、鋅空氣電池等。一次電池的電解質(zhì)有時是不流動的，這時候又稱干電池。一次電時是不流動

26、的，這時候又稱干電池。一次電池也稱為原電池。池也稱為原電池。54 二次電次又稱蓄電池，在充放周期內(nèi)可反復(fù)充電使用。主要包括：鉛酸蓄電池、鎘鎳電池、鈉硫電池、Ni-MH電池、鋅鹵素電池等。 55v滿足特殊需要的儲備電池主要用于在短時間內(nèi)釋放出高功率的場所，如導(dǎo)彈、魚雷以及其它武器系統(tǒng)。這種電池在使用時臨時激活，本課程不作介紹。v燃料電池在化學(xué)電源有特殊的位置，一般專門分為一類。56v常用的干電池編號及規(guī)格： 單體電池的不同形狀的標(biāo)記, 圓柱形標(biāo)打字以R、方形標(biāo)有字母S、扁形標(biāo)有字母F。另外常用的堿性鋅錳電池標(biāo)有字母、鋅銀電池標(biāo)有S字形。573.2 一次電池一次電池3.2.1 一次電池的通性和應(yīng)用

27、 一次電池(原電池)為電池放電后不能用充電的方法使它復(fù)原的一類電池。這類電池不能再充電的原因是由于電池反應(yīng)或電極反應(yīng)的不可逆性或條件限制使電池反應(yīng)很難可逆地進(jìn)。58 一次電池是一種方便的電源，可用于便攜電器和電子儀器，照明、照相器材、手表、計(jì)算器、存貯器備用電源以及其他多種用途，不必依靠市電。一次電池的主要優(yōu)點(diǎn)是方便、簡單、容易使用，維修工作少。其大小和形狀可根據(jù)用途來設(shè)計(jì)。其它優(yōu)點(diǎn)有貯存壽命長，適當(dāng)?shù)谋饶芰亢捅裙β?，可靠而成本低?59 一次電池已有100多年的歷史了，但直到1940年，主要應(yīng)用的只有鋅錳干電池一種。 在第二次世界大戰(zhàn)和戰(zhàn)后時期，不僅鋅錳電池系列取得了長足的進(jìn)步，而且出現(xiàn)了新

28、型優(yōu)良的電池，容量也有了提高，早期的鋅錳電池能量密度低于50w.h.kg-1，現(xiàn)在的鋰電池能量密度高于500 w.h.kg-1。60 二次大戰(zhàn)時，電池的貯存壽命在常溫下只有一年，目前傳統(tǒng)電池的貯存壽命是2-4年。新型鋰電池的貯存壽命，在保存溫度達(dá)70時可達(dá)10年，低溫應(yīng)用已從0擴(kuò)大到-55。新的一次電池的功率密度也很大的提高，大約從l0Wkg-1提高到250Wkg-1。61 一次電池性能方面的改進(jìn)開拓了許多新的應(yīng)用領(lǐng)域。較高的比能量使得電池的大小和重量有了明顯的減小。尺寸和重量的減小與電子技術(shù)的進(jìn)步保持同步。使許多新型便攜收音機(jī)、通訊及電子儀器可供實(shí)用。較高的比功率使得設(shè)計(jì)輕便電子設(shè)備，諸如測

29、距儀、雷達(dá)監(jiān)測系統(tǒng)、發(fā)報機(jī)、以及其它高功率用途儀器成為可能。而在以前這些都必須用二次電池或公用電源，這就不像一次電池那樣方便和無需維修。 62 目前許多一次電池都具有較長的貯存壽命，因此產(chǎn)生了一些新的應(yīng)用，比如用在醫(yī)療電子儀器及備用電源和其他需長時間應(yīng)用的用途，另外有助于改善由電池操作的設(shè)備的壽命和可靠性。 按使用的電解液分類，一次電池可分為堿或酸性電池、鹽類電解質(zhì)電池、有機(jī)電解質(zhì)溶液池和固體電解質(zhì)電池幾個大類。63643.2.2 鋅一次電池鋅一次電池一堿性鋅錳電池 Zn為負(fù)極活性物質(zhì)，MnO2為正極活性物質(zhì)，高濃度KOH溶液為電解質(zhì)溶液。電池反應(yīng)：6566 該電池的特點(diǎn)：自放電小、內(nèi)阻小，高

30、密度的二氧化錳陰極，大面積的鋅陽極，高導(dǎo)電性能的KOH電解液。 電池正極組成：70的電解MnO2、l0的石墨、1-2的乙炔黑、適量的融合劑電解液混合通過模壓而成。 電解二氧化錳中的雜質(zhì)含量對電池的儲存壽命影響很大，要嚴(yán)格控制。67v電池的負(fù)極組成：70-80高純鋅粉, 粒徑分布0.0075-0.8mm； 6黏結(jié)劑；KOH溶液與表面活性劑等添加劑擠壓成凝膠狀或粉末電極。v為提高電極的耐腐蝕性能有時也在負(fù)極中添加極少量鉛。v由于鋅在與堿溶液接觸時的能夠與KOH發(fā)生反應(yīng)，早期制備鋅電極時常加入4-8的Hg以降低氫氣的析出，現(xiàn)在則采用表面活性劑。v為了降低鋅負(fù)極在堿性電解液個的自放電速度，電解液常預(yù)先

31、用ZnO飽和。68v電池的容量和其它特性與正、負(fù)極的組成有關(guān)，還與結(jié)構(gòu)有關(guān)。圖3.5圓柱形堿性鋅錳電池的機(jī)構(gòu)圖，圖3.6為典型的扣式電池的結(jié)構(gòu)。請自己看。 69v二鋅鐵一次電池 高鐵酸鹽（K2FeO4, BaFeO4）為正極，鋅粉為負(fù)極，電池成流反應(yīng)： 高鐵酸鹽具有良好的導(dǎo)電性，這種電池的高速放電時間遠(yuǎn)長于普通的電池。70三鋅-氧化汞電池71 該電池采用濃KOH溶液作電解液，集電器分別為Zn和石墨。依據(jù)電池反應(yīng)計(jì)算出電動勢為1.35v。 該電池的優(yōu)點(diǎn)是：電動勢和電壓穩(wěn)定，一年內(nèi)變化02；比能量高、自放電小(1/年)；活性物質(zhì)利用率高，對于鋅負(fù)極接近100，HgO正極約為90，該電池可在較高溫度

32、下工作(70)，密封性好，巳用作小型醫(yī)用儀器、電子表、計(jì)算器等小型儀器的電源。 該電池的缺點(diǎn)是正極材料較昂貴有污染的危險，低溫性能差。 72四鋅-空氣一次電池73v該電池以濃KOH溶液作電解液，集電器分別為Zn和石墨，空氣氧的分壓為21時，計(jì)算出電池電動勢為1. 63V。由于氧電極反應(yīng)的交換電流密度較小，電極很難達(dá)到熱力學(xué)平衡態(tài)，測得的開路電壓在1.4V-1.5V之間。v電池采用的多孔氣體擴(kuò)散電極以活性炭作載體，以Pt ，Ag，Ni，MnO2，CoO等作電催化劑。氣體擴(kuò)散電極上氧氣的還原步驟為：溶解于堿性溶液中的氧分子擴(kuò)散并吸附在碳電極和催化劑表面, 然后在碳電極或催化劑表面進(jìn)行電化學(xué)還原。7

33、4 該電池主要的優(yōu)點(diǎn)：比能量高，放電電壓平穩(wěn)，工作電流平穩(wěn)，大電流放電時性能好，可長期貯存，同時還沒有環(huán)境柯染問題。 缺點(diǎn)：氧電極的行為導(dǎo)致了該電池的輸出功率低。 該電池已廣泛用于便攜式通訊設(shè)備、雷達(dá)裝置、鐵路和航海訊號、理化儀器電源等。75五鋅-氧化銀一次電池 堿性鋅-氧化銀電池：鋅粉為負(fù)極，氧化銀粉(AgO或AgO2)為正極，電解液為鋅酸鹽的飽和濃堿溶液(20-45)。其電池表達(dá)式為：76v鋅氧化銀電池的電動勢為1.605V，與堿的濃度無關(guān)。v該電池優(yōu)點(diǎn)：能量密度有高，通常為100-150W.h. kg-1；容量高；大電流放電性能好；放電性能平穩(wěn)；低溫性能好、儲存壽命長。v鋅-氧化銀電池廣

34、泛用于助聽器、攝像機(jī)、計(jì)算器等電子裝置。v該電池最大的缺點(diǎn)是成本高，限制了其大范圍的使用。773.2.3 鋰一次電池鋰一次電池-負(fù)極是鋰、鋰合金、鋰化合物的一類電池。v分類: 按是否可以充電分為次和二次電池，按電解質(zhì)的種類又可分為可溶正極，固體正極和固體電解質(zhì)電池。v特點(diǎn): 鋰是最輕的金屬(密度為0.534)，其理論容量為鋅的4.7倍；鋰具有最低的電負(fù)性電極電勢負(fù)值最高，鋰電池的電壓高達(dá)4V以上，輸出能量超過200W.h.kg-1。鋰電池工作溫度區(qū)間大(-70-40度)，具有平穩(wěn)的放電性能，具有潛在的應(yīng)用前景。v缺點(diǎn)是安全性欠佳，價格較貴，生產(chǎn)工序復(fù)雜等限制了其大規(guī)模的使用。78對電解質(zhì)的要求

35、：v由于金屬鋰高的電化學(xué)活潑性，一般采用有機(jī)溶劑作為電解液。電解液必須是質(zhì)子惰性的；必須不與金屬鋰及正極物料發(fā)生反應(yīng); 必須有高的離子傳導(dǎo)性能；應(yīng)在一個寬的溫度范圍內(nèi)保持為液態(tài)；應(yīng)具有適宜的物理性能. 如低的飽和蒸氣壓、無毒。v用作鋰電池電解液的有機(jī)溶劑有乙腈(AN)，2-甲亞砜(DMSO)，碳酸丙烯酯(PC)等。v支持電解質(zhì)有LiClO4, LiBF4, LiCl, LiAlO4等7980一Li/SO2電池 以多孔C和SO2為正極，SO2為液態(tài). 這種電池的儲存壽命長，低溫性能好，適合軍事應(yīng)用，工作電壓在2.5-3V。 81二Li/SOCl2電池 目前世界上實(shí)際應(yīng)用的電池系列中能量密度最高的

36、一種電池，可達(dá)500W.h.kg-1。82三三Li/SO2Cl2電池電池8384四四Li/Mno2電池電池 Li/Mno2電池以不銹鋼外殼和石墨分別作為負(fù)極和正極的集電器。電池開路電壓為3.5V. 優(yōu)點(diǎn): 放電電壓平穩(wěn)，工作溫度范圍-20-55，自放電少，儲存壽命長(在20下保存6午，容量損失約15)。價格低廉. 已廣泛用于手表、照相機(jī)、計(jì)算器和記憶長的電源等。 8586五五Li-聚氟化碳電池聚氟化碳電池v電池以Ni和石墨分別作為負(fù)極和正極的集電器。電池的理論能量密度高達(dá)2000W.h.kg-1，電池實(shí)際能量密度為250-480 W.h.kg-1，放電時工作電壓為2.2-2.8V。電池有較長的

37、貯有壽命。vLi-聚氟化碳電池的結(jié)構(gòu)有扣式的, 圓柱形的和薄紙片式結(jié)構(gòu)。v該電池的負(fù)極一般將金屬Li的薄片壓在延展的鎳網(wǎng)上，正極是將活性物質(zhì)與5左右的碳黑或石墨粉以及粘合劑制成膏狀后涂在網(wǎng)柵上，加壓成型。v這種電池已被用于電子表、照相機(jī)、計(jì)算器等的電源，同時也適用于現(xiàn)代電子器件。8788LOGO3.3 二次電池二次電池3.3.1 3.3.1 二次電池的一般性質(zhì)及應(yīng)用二次電池的一般性質(zhì)及應(yīng)用 二次電池也稱蓄電池、可充電電池。二次電池也稱蓄電池、可充電電池。電池放電后可通過充電方法使活性物質(zhì)復(fù)原后再放電池放電后可通過充電方法使活性物質(zhì)復(fù)原后再放電，充、放電過程能反復(fù)多次循環(huán)進(jìn)行。電，充、放電過程能

38、反復(fù)多次循環(huán)進(jìn)行。 二次電池的重要特點(diǎn)是放電時化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽坞姵氐闹匾攸c(diǎn)是放電時化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，充電時電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能并貯存于電池中，能量效率高。充電時電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能并貯存于電池中，能量效率高。89v二次電池已有100多年的歷史。1859年，布蘭特研制出了鉛酸電池，該電池目前仍然是用途最廣泛的二次電池。v1908年，愛迪生發(fā)明了堿性鐵鎳蓄電池，當(dāng)時被用于電動汽車，它的優(yōu)點(diǎn)是耐用和壽命長，但出于其成本高、能量密度低，已逐漸被淘汰。v鎘鎳電池從1909年研制，主要用于重負(fù)載工業(yè)，2世紀(jì)紀(jì)50年代燒結(jié)極板的設(shè)計(jì)使得二次電池在功率和能量密度上有了較大的提高，尤其是密封鎘鎳二次電池的開發(fā)，

39、進(jìn)一步拓展了二次電池的應(yīng)用。90 現(xiàn)在，二次電池主要性能已得到了改善，并出現(xiàn)了一些新型的二次電池，如近期出現(xiàn)的Li離子電池和氫鎳電池。 除在“概述”部分提及的對電池的評價指標(biāo)外，評價二次電它性能的主要指標(biāo)還有： 容量效率：一定條件下，個蓄電池放電時輸出的電量和電池充電至原始狀態(tài)時所需電量的比。容量效率越接近于1，表示電池充放電期間能量損失越小。91v伏持效率：電池放電、充電過程的工作電壓之比，它反映了放電和充電過程極化的大小，伏特效率接近于l，電池的可逆性能好。v能量效率：容量效率與伏特效率的乘積，是評價電池能量損失和極化行為的綜合指標(biāo)。v充放電行為：對于實(shí)用電池希望其充放電曲線(持別是放電曲

40、線)平坦，初始電壓和截止電壓的差值小。充放電行為是評價二次電池優(yōu)劣的指標(biāo)之。92 二次電池的充電方式分恒電流充電、變電流充電和定電位充電。 變電流充電是在充電開始階段以較大電流，后階段用較小電流充電。這種充電有利于完全充電和延長電池壽命。 現(xiàn)在充電電池的充電截止方式是電壓控制。而有的是采用時間控制。 933.3.2 鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池v有100多年的歷史，該電池具有低廉、工作時可靠安全、電壓高且穩(wěn)定、電池的容量較大等優(yōu)點(diǎn)，是使用最普及的一種二次電池。v鉛酸蓄電池使用的電解液是密度為1.20-1.31 (相當(dāng)于質(zhì)量百分比濃度28-41)的溶液，由于硫酸濃度高，參加電極反應(yīng)的是，而不是硫酸根。電

41、池結(jié)構(gòu)：94v電池的充放電反應(yīng)：95v電池以海綿鉛為負(fù)極(集電器)，Pb02作正極。采用涂膏式極板柵結(jié)構(gòu)。25時，電池電動勢為2.10V，電動勢與電極本身性質(zhì)、硫酸和水的活度有關(guān)。電池的額定電壓為2.0 V ，放電截止電壓1.75V。鉛酸蓄電池的容量與放電強(qiáng)度和深度及溫度有關(guān)，容量效率為80一90，能量效率為7080，比能量為20-40 W.h.kg-1，鉛酸蓄電池的循環(huán)壽命一般為250-400次。v電池在放電開始時，電壓會有所下降，這是由于電極反應(yīng)生成鉛離子，進(jìn)而了生成硫酸鉛。形成新相時，造成了結(jié)晶過電勢。96 鉛酸蓄電池的主要缺點(diǎn)是電池自放電較強(qiáng)，循環(huán)壽命不高，有氫氣析出，對環(huán)境有污染。影

42、響容量和循環(huán)壽命的主要原因有： (1)極板柵腐蝕：Pb電極在與Pb02和酸接觸的地方腐蝕，以及Pb板柵的暴露部分充電時陽極氧化而導(dǎo)致的腐蝕。 (2)正極活性物質(zhì)的脫落：充電和放電時，都會有小的晶體或顆粒無法回到板柵，這一般在充電開始和結(jié)束時發(fā)生。為了防止脫落，電極采用緊密裝配，并混入玻璃纖維，有時也在活性物質(zhì)中加入一些粘合劑。 97 (3)負(fù)極自放電：由于電極體系和電解液中存在的雜質(zhì)(如Fe, Cu, Mn)的相互作用而使海綿鉛腐蝕。鉛的腐蝕速度隨溫度升高和硫酸濃度增大而增加。因此，為了降低自放電，必須用純Pb制備活性物料的合金粉末，采用純硫酸和純水配制電解液并保持適宜的運(yùn)行條件。 (4)極板

43、柵硫酸化：當(dāng)蓄電池保存在放電狀態(tài)時，電極上生成緊密的白色硫酸鹽外皮，導(dǎo)致電池不能再充電.所以，蓄電池不能以放電狀態(tài)貯存。 98 為了克服這些缺點(diǎn)，對鉛酸電池進(jìn)行了一些改進(jìn)，如采用輕質(zhì)材料制備板柵，以提高比容量；采用分散度更高的電極以提高活性物質(zhì)的利用率；采用膠狀電解液(如硅膠)使電池在任何情況下都能運(yùn)行；采用合金以降低自放電和水的分解等。20世紀(jì)80年代后期開發(fā)出的低維護(hù)和免維護(hù)電池進(jìn)一步增大了電池的應(yīng)用。 鉛酸電池的結(jié)構(gòu)：負(fù)極板柵、隔膜、電解液以及殼體等主要部件組成。99100二免維護(hù)鉛酸蓄電池v傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池為開口式或防酸防爆式，充放電時放出的酸霧污染和腐蝕嚴(yán)重，又需要經(jīng)常補(bǔ)加酸和水。凝

44、膠電解質(zhì)技術(shù)和氫氧快速復(fù)合技術(shù)在鉛酸蓄電池上的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了電池的密封，使鉛酸蓄電池的發(fā)展和應(yīng)用煥發(fā)了生機(jī)，目前免維護(hù)的密閉式鉛酸電池已成為發(fā)展的主流。v電池的充放電過程的電極行為相同，在充電后期，電極上發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)除了正常反應(yīng)外，還有水的電解反應(yīng)：101102 為了實(shí)現(xiàn)密封，必須將生成的氣體消化掉，消化的唯一方法是使它們重新化合為水，所以設(shè)計(jì)了孔隙率90%的玻璃纖維隔板，使生成的氧氣能容易地擴(kuò)散到負(fù)極，在負(fù)極被還原： 103 生成的硫酸鉛在充電過程中仍然被還原為海綿鉛： 另外，為了保證在工作異常時的安全，有的電池還設(shè)計(jì)了安全閥，保證在電池內(nèi)壓過高時能夠放出氣體即所謂的閥控式鉛酸蓄電池。10

45、43.3.3 堿性堿性Ni/Cd電池電池 堿性Ni/Cd電池的發(fā)展已經(jīng)有了上百年的歷史，負(fù)極活性物質(zhì)是海綿Cd，陽極活性物質(zhì)是-羥基氧化鎳，電解質(zhì)為密度1.25-1.28的KOH溶液。電池的可逆電動勢為1.229V，工作電壓1.20V。 105106 電池主要特點(diǎn)是負(fù)極有效容量比正極高，負(fù)極容量和正極容量比一般控制在1.32.0。充電時正極板比負(fù)極板先達(dá)完成充電并開始析出氧氣。氧氣遷移到負(fù)極表面，與海綿狀、高分散性的負(fù)極活性物質(zhì)（Cd）化合成產(chǎn)生氫氧化鎘。氫氧化鎘又被還原成活性物質(zhì)鎘。 這種電池的優(yōu)點(diǎn)是使用壽命和循環(huán)壽命長、自放電少、低溫性能好、耐過充能力強(qiáng)。缺點(diǎn)是Cd 的污染或危害大。所以現(xiàn)

46、在基本被普通民用淘汰。1073.3.4氫鎳電池氫鎳電池(MH-Ni) 氫鎳電池是一種新型的二次電池，出現(xiàn)于二十年前。它是在發(fā)現(xiàn)了貯氫合金能夠用電化學(xué)的方法可逆地吸收和放出氫氣，并能用作可逆貯氫電極之后，才得到快速發(fā)展的。 該電池電性能與鎘鎳電池可以互換，同時又具有高的比能量(一般為鎘鎳電池的1.5-2.0倍)和無鎘污染的優(yōu)點(diǎn)。 氫鎳電池的負(fù)極采用貯氫合金，正極采用堿性Ni/Cd電池中的Ni電極技術(shù)，并加以改進(jìn)，電解液采用濃KOH溶液。電池的可逆電動勢與負(fù)極材料有關(guān)，工作電壓通常為1.25V。 108 電池的設(shè)計(jì)與鎘鎳電池相同，負(fù)極容量比正極容量大，正常充電時，氫由正極到負(fù)極，放電時氫由負(fù)極到正

47、極，電解液沒有增減現(xiàn)象。過充電時，正極產(chǎn)生的氧氣在貯氫負(fù)極上還原，電池可實(shí)現(xiàn)密封設(shè)計(jì)。電池表達(dá)式為： 109 該電池的主要優(yōu)點(diǎn)是：比能最高，無污染，無記憶效應(yīng)，導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好，充放電循環(huán)壽命長，耐過充過放電能力強(qiáng)。 現(xiàn)在看來，電池的性能和改進(jìn)提高都依賴于貯氫合金的發(fā)展。在貯氫合金的研究方面，一般要求用于MH-Ni電池的貯氫合金必須有以下特點(diǎn)：v(1)高的貯氫容量，氫平衡壓在l01.325-l01325Pa之間；v(2)在堿液中穩(wěn)定，耐氧化性好，具有良好的循環(huán)壽命；v(3)資源豐富，價格低廉，且對環(huán)境無害。1103.3.5 鋰電池和鋰離子電池鋰電池和鋰離子電池 鋰二次電池是以金屬鋰或鋰合金作為負(fù)

48、極，以插入式(或嵌入式)過渡金屬化合物作為正極活性物質(zhì)，電池反應(yīng)能可逆進(jìn)行的一類電池總稱。 該類電池反應(yīng)已不是一般電池中的氧化還原反應(yīng)，而是鋰離子在充放電過程中可逆地在化合物晶格中嵌入和脫嵌反應(yīng)。這類反應(yīng)稱為嵌人反應(yīng)。放電和充電過程對應(yīng)的是鋰離子在化合物中嵌入和脫嵌。電池反應(yīng)的容量與嵌入正極活性物質(zhì)中鋰的量相關(guān)。 這類電池具有較高的能量密度，能高倍率放電，再充電性能好。111一鋰二次電池1Li/MoS2二次電池 鋰二次電池中最早商品化的電池。電池的充放電反應(yīng)為：112 鋰為電池的負(fù)極，MoS2正極活性物質(zhì)，正極制備過程中加入一定量導(dǎo)電性石墨粉，采用有機(jī)電解液。該電池具有較高的比能量，再充電能力

49、強(qiáng)。工作電壓1.32.2V，平均工作電壓為1.8V，循環(huán)壽命達(dá)數(shù)百次。 1132. Li/MnO2，Li/LiMn2O4二次電池 仍然是金屬鋰為電池的負(fù)極，正極為尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMn2O4或，相的電解二氧化錳，電池的充放電反應(yīng)為： 這兩種電池的優(yōu)點(diǎn)是正極活性物質(zhì)較廉價，充放電循環(huán)較好。114 3Li/V6O13和Li/V2O5二次電池 4. 聚合物鋰二次電池 -全固態(tài)二次電池(或稱為塑料電池)，該電池同樣以鋰作負(fù)極，正極活性物質(zhì)為導(dǎo)電聚合物(如聚苯胺、聚吡咯和聚乙炔)，采用固體電解質(zhì)(如聚環(huán)氧乙烷)。 該類電池優(yōu)點(diǎn)是能量密度大，循環(huán)壽命長。115二鋰離子二次電池 鋰離子二次電池一般以人造或天然

50、石墨作負(fù)極，正極和電解液與鋰電池相同。電池反應(yīng)實(shí)際上也是一種嵌入反應(yīng)。 鋰離子二次電池不僅保持了鋰二次電池的優(yōu)點(diǎn)，還較好地克服了鋰電池的缺點(diǎn)，循環(huán)壽命長，電池容量高，安全性好。尤其是克服了使用金屬Li的不安全性。 按照所使用正極活性物質(zhì)的不同，鋰離子二次電池還可以細(xì)分為許多類型，常用的正極活性物質(zhì)如表3-5。116117. Na/NiCl2二次電池 近年開發(fā)研究的高能二次電池，電池以金屬Na為負(fù)極活性物，Ni和NiCl2為正極活性物，AlO為電解質(zhì)，NaAlCl4為支持電解質(zhì)，電池結(jié)構(gòu)式和電池反應(yīng)為：118 Na/NiCl2二次電池除具有高的比能量(理論值為790W.h.kg-1，實(shí)際達(dá)100

51、 W.h.kg-1)，高的比功率，高能量轉(zhuǎn)換效率(無自放電，100庫侖效率)，可快速充電以及長的使用壽命(儲存5年，充放電循環(huán)次) 在-40-70溫度范圍內(nèi)工作，其性能與環(huán)境溫度狀況無關(guān)；可在任何放電狀態(tài)下電，無“記憶效應(yīng)”；電池在壽命終止后能全部被回收利用，無環(huán)境污染。此外，電池采用全密封結(jié)構(gòu)和過充放電保護(hù)裝置，安全性好。主要用作電動汽車用電池，已開始進(jìn)入商業(yè)化階段。119LOGO3.4 燃料電池燃料電池 燃料電池燃料電池(fuel cell)(fuel cell)發(fā)發(fā)電是繼水力、火力和核能電是繼水力、火力和核能發(fā)電之后的第四類發(fā)電技發(fā)電之后的第四類發(fā)電技術(shù)。它是一種不經(jīng)過燃燒術(shù)。它是一種不經(jīng)過燃燒直接以電化學(xué)反應(yīng)方式將直接以電化學(xué)反應(yīng)方式將燃料和氧化劑的化學(xué)能轉(zhuǎn)燃料和氧化劑的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿母咝Оl(fā)電裝置。變?yōu)殡娔艿母咝Оl(fā)電裝置。 120 1839年G. RGrove建造世界上第一個燃料電池。真正引起科學(xué)家廣泛興趣的是