九年級化學下冊 9.3 幾種常見電池素材 （新版）粵教版

1、9.3 幾種常見電池電池是利用氧化還原反應即電子轉(zhuǎn)移反應由化學能轉(zhuǎn)變成電能從而產(chǎn)生電流的裝置，又稱化學電池。在這種裝置中化學反應不經(jīng)過熱能直接轉(zhuǎn)換成電能。若反應不可逆或不能再生者稱為一次電池或原電池，如通常用的干電池；若反應可逆，由外部供給電能可再生者稱為二次電池或蓄電池，如鉛電池等。一般將電池分為原電池、蓄電池和燃料電池三類。1原電池原電池是利用化學反應得到電流、放電完后不能再重復使用的電池，故又稱為一次性電池。其特點是水電解或放出氣體，因而需用去極化劑將氣體除去，所以反應不可逆，待電極材料或反應物之一耗盡，電流即降低，最終無法再用。這類電池輕便，用途甚廣，種類亦多，常用的有鋅錳干電池、鎂錳

2、干電池、鋅汞電池（鈕扣電池）、鋰鉻酸電池等。鋅錳干電池包在外面的鋅殼為負極，插在中央的石墨棒是正極的導電材料，兩極間充滿二氧化錳、氯化鋅和氯化銨的糊狀混合物作為電解質(zhì)。用火漆封固成干電池。1868年發(fā)明后屢經(jīng)改進，沿用至今。電池電動勢通常為1.5伏。電池符號可表示為：（-）znzncl2、nh4cl(糊狀)mno2c(石墨)(+)在電解質(zhì)中加入氯化鋅，分隔成若干層成為積層干電池，體積更小，重量輕，材料利用合理，電壓因串聯(lián)而提高，適于通信。其缺點是產(chǎn)生的氨氣能被炭棒吸附，引起極化導致電動勢較快地下降。若用高導電的糊狀氫氧化鉀電解質(zhì)代替氯化氨，正極導電材料改為鋼筒，讓二氧化錳層緊靠鋼筒，就變成堿性

3、鋅錳干電池。由于無氣體生成，內(nèi)電阻較低，故電動勢穩(wěn)定，還能借充電再使用數(shù)次?？諝怆姵胤指蓾駜煞N，均以鋅為負極，活性碳吸附空氣中之氧（連炭棒）為正極。電解質(zhì)為氯化銨或氫氧化鈉，用淀粉粘成糊狀者為干型，保持溶液狀態(tài)者為濕型。其特點是提高了電池效率。由于正極電阻減小，容量較鋅錳干電池高4050%，重量卻減輕3040%，適于作電話交換機及交通信號（鐵路）電源。耐寒干電池在鋅錳電池基礎(chǔ)上用氯化鈣、氯化鋅、氯化銨或氯化鋰以至有機胺為電解質(zhì)，旨在提高電導和降低凝固溫度，適用于邊防、極地、火箭、氣象觀測等部門。新型品種尚有二氧化鉛高氯酸電池、銀鋅電池、鎂銀（銅）電池等。耐熱干電池主要有汞干電池，亦稱rm電池（

4、以發(fā)明者ruben及制作者mallry的首字母作商標），以鋅為負極，氧化汞石墨為正極，氫氧化鉀氧化鋅為電解液，兩極間的隔離膠質(zhì)為羧甲基纖維素、聚苯乙烯及多孔性聚乙烯醇膜等。該電池的特點是可耐100高溫，容量大，電壓波動?。?年只降低5%），適用于火箭、人造衛(wèi)星。微型電池主要是鋰電池，是20世紀70年代開發(fā)的新型化學電源，可用作心臟起搏、生物遙控監(jiān)視器、手表、手機及計算器等的電源。以鋰為負極，各種鋰鹽的惰性非水溶劑（環(huán)酯、酰胺、三氯氧磷）的溶液為電解質(zhì)，錳、銅、鉍、鉛的氧化物、碘等為正極?？勺龀赦o扣式、圓柱形或薄幣式。其特點是供電連續(xù)，長時間（35年）不間歇，電流很小（微安毫安量級），電壓穩(wěn)定，

5、使用溫度范圍寬廣（5060）。2蓄電池蓄電池不僅能使化學能轉(zhuǎn)化為電能，還可借助其他電源使反應逆向進行，是一種可逆電池，又稱二次電池。由所用電解質(zhì)的酸堿性質(zhì)不同又分酸性蓄電池和堿性蓄電池，最常用的是酸性鉛蓄電池，簡稱鉛蓄電池。它是目前所有二次電池中使用最廣泛、技術(shù)最成熟的電池。鉛（酸）蓄電池鉛蓄電池由一組充滿海綿狀金屬鉛的鉛銻合金格板做負極，由另一組充滿二氧化鉛的鉛銻合金板做正極，兩組格板相間浸泡在電解質(zhì)稀硫酸（密度為1.21.3g·cm-3）溶液中而構(gòu)成。電池符號為：（-）pbh2so4pbo2(+)隔離板用耐酸、耐氧化、不溶出有害物質(zhì)的絕緣材料制成，電槽多用具鉛襯里的塑料加工。鉛蓄

6、電池具有充、放電可逆性好，能大電流放電，穩(wěn)定可靠，價格低廉等優(yōu)點，也有笨重和硫酸漏溢及腐蝕等缺點。鉛蓄電池系大容量穩(wěn)定電池，正常情況下的電動勢為2.1v，可反復充電1000次以上，主要用作汽車、柴油機車的啟動電源，以及搬運車輛、坑道及礦山車輛和潛艇的動力電源和變電站的備用電源。近年來改用硅膠將酸稠化，克服了漏溢的缺點，并在性能、結(jié)構(gòu)、原材料選擇等方面，尤其在輕量高能化和免維護密閉化等方面有了驚人的進展。 堿蓄電池早年使用者為愛迪生電池，以鐵為負極，氫氧化鎳鎳為正極，以氫氧化鉀為電解質(zhì)?，F(xiàn)今多用鎘代鐵為負極，其特點是可在2045應用，并且經(jīng)久（725年）耐震。充電電池主要有鎳鎘電池及銀鋅電池，以

7、相應的金屬及其氧化物（制成粉末或粘稠狀物）為正、負極，氫氧化鉀為電解質(zhì)，其特點是形狀小、重量輕、性能穩(wěn)定，其容量為普通電池的20倍以上，可充電1000次以上。適用于電視攝像機、通信及水下電器及空間飛船的供電需要。3燃料電池燃料電池與前述兩類電池的主要差別在于，它不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時不斷地從外界輸入氧化劑和還原劑，同時將電極反應產(chǎn)物不斷排出電池。因此，燃料電池是名符其實的把能源中燃料燃燒反應的化學能連續(xù)和直接轉(zhuǎn)化為電能?quot;能量轉(zhuǎn)換器"，具有清潔（無污染物放出）和高效（能量轉(zhuǎn)換率高達80%以上）等優(yōu)點。據(jù)科學家預言，燃料電池將成為新世紀獲得電力的

8、重要途徑，是繼水力、火電、核能發(fā)電之后的第四類發(fā)電形式-化學能發(fā)電。燃料電池以氫氣、聯(lián)氨、甲醇、煤氣、天然氣等還原劑為負極反應物，以氧氣、空氣等氧化劑為正極反應物。為了使燃料電池便于進行電極反應，要求電極材料兼?zhèn)浯呋瘎┑墓δ堋？捎枚嗫滋肌⒍嗫祖?、鉑、鈀等貴金屬以及聚四氟乙烯等作電極材料。電解質(zhì)有堿性、酸性、熔融鹽和固體電解質(zhì)以及高聚物電解質(zhì)離子交換膜等數(shù)種。下面簡介兩種燃料電池：堿性氫氧燃料電池這種電池是國際上20世紀5070年代大力研究、開發(fā)，并于60年代就成功應用于美國gemini載人宇宙飛船的一種燃料電池，具有較高的能量轉(zhuǎn)換率（60%）、高比功率和高比能量的優(yōu)點。它用3050%的koh為電解質(zhì)，工作溫度在100以下。燃料是氫氣，氧化劑是氧氣，理論電動勢為1.23v。電池反應為：1/2o2h2h2o。電池圖式為：（-）ch2koho2c(+)有人認為，該電池的材料便宜，若能改用天然氣作燃料，則它比唯一已經(jīng)商業(yè)化的磷酸型燃料電池的成本還要低。磷酸型燃料電池磷酸型燃料電池是進展最快、技術(shù)最成熟的燃料電池，它代表了燃料電池的主要發(fā)展方向。目前世界上正在運行的100多個燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中有90%是磷酸型燃料電池，其中最大容量的是東京電能公司1991年建成的