電化學(xué)原理李狄 第十章化學(xué)電源

1、L/O/G/O 第十章第十章化學(xué)電源化學(xué)電源冶金工程冶金工程 高萌高萌目錄目錄電池類型與電池反應(yīng)電池類型與電池反應(yīng)電池的性能電池的性能電池反應(yīng)動(dòng)力學(xué)電池反應(yīng)動(dòng)力學(xué)一次電池一次電池二次電池二次電池10.1 電池類型與電池反應(yīng)電池類型與電池反應(yīng)一、電池類型一、電池類型 利用物質(zhì)的化學(xué)變化或物理變化，并把這利用物質(zhì)的化學(xué)變化或物理變化，并把這些變化所釋放出來的能量直接轉(zhuǎn)變成電能些變化所釋放出來的能量直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置，叫做電池。的裝置，叫做電池。 化學(xué)電池：化學(xué)電池：把化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換成把化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換成電能的裝置電能的裝置 物理電池：物理電池：把物理反應(yīng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換成把物理反應(yīng)產(chǎn)

2、生的能量轉(zhuǎn)換成電能的裝置電能的裝置分類分類化學(xué)電池化學(xué)電池物理電池物理電池原電池原電池（一次電池）（一次電池）蓄電池蓄電池（二次電池）（二次電池）燃料電池燃料電池太陽能電太陽能電池池原子能電池原子能電池?zé)犭姲l(fā)電器熱電發(fā)電器活性物質(zhì)活性物質(zhì)電池中發(fā)生氧化還原反應(yīng)放出能量的電池中發(fā)生氧化還原反應(yīng)放出能量的物質(zhì)，稱為活性物質(zhì)。物質(zhì)，稱為活性物質(zhì)。活性物質(zhì)僅能使用一次活性物質(zhì)僅能使用一次一次電池一次電池 放電后經(jīng)充電可繼續(xù)使用放電后經(jīng)充電可繼續(xù)使用二次電池二次電池 化學(xué)電池由正極、負(fù)極和電解質(zhì)構(gòu)成?；瘜W(xué)電池由正極、負(fù)極和電解質(zhì)構(gòu)成。 電解質(zhì)：酸性水溶液、堿性水溶液、各種電解質(zhì)：酸性水溶液、堿性水溶液、

3、各種鹽類的中性水溶液，部分非水溶液、融鹽鹽類的中性水溶液，部分非水溶液、融鹽類、固體電解質(zhì)類、固體電解質(zhì) 電極反應(yīng)：電極反應(yīng)： 正極：正極：P1+ne=P2 負(fù)極：負(fù)極：N1=N2+ne 總反應(yīng)：總反應(yīng)：P1+N1=N2+P2 G0,G0,反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。二、化學(xué)電池的反應(yīng)二、化學(xué)電池的反應(yīng)10.2 電池的性能電池的性能電池性能的要求：電池性能的要求： 電動(dòng)勢(shì)高，放電時(shí)電動(dòng)勢(shì)的下降及隨時(shí)間電動(dòng)勢(shì)高，放電時(shí)電動(dòng)勢(shì)的下降及隨時(shí)間的變化??；的變化小； 質(zhì)量比容量或體積比容量高；質(zhì)量比容量或體積比容量高； 活性物質(zhì)的利用率大；活性物質(zhì)的利用率大； 維護(hù)方便、貯存性及耐久性優(yōu)異；維護(hù)方便、貯

4、存性及耐久性優(yōu)異； 價(jià)格低廉。價(jià)格低廉。一、電池電動(dòng)勢(shì)一、電池電動(dòng)勢(shì)正負(fù)極電極電位正負(fù)極電極電位： 和電池的電動(dòng)勢(shì)：電池的電動(dòng)勢(shì)：2N1N0-lnnFRTaa 2P1P0lnnFRTaa 22110-0-lnnRT-ENPNPaaaaF 根據(jù)電化學(xué)熱力學(xué)可知：根據(jù)電化學(xué)熱力學(xué)可知：22110lnnRTnFG-ENPNPaaaaFE G為總反應(yīng)式中自由能的變化為總反應(yīng)式中自由能的變化E0為標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)為標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)常用的一些電極活性物質(zhì)作電極時(shí)的電極電位常用的一些電極活性物質(zhì)作電極時(shí)的電極電位 額定電壓：額定電壓： 同一種電池中每個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)不是固定不同一種電池中每個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)不是固定不

5、變的。因此，取其有代表性的數(shù)值規(guī)定為某種電變的。因此，取其有代表性的數(shù)值規(guī)定為某種電池的電動(dòng)勢(shì)（開路電壓），這個(gè)值就叫做額定電池的電動(dòng)勢(shì)（開路電壓），這個(gè)值就叫做額定電壓。壓。 如何提高電池電動(dòng)勢(shì)：如何提高電池電動(dòng)勢(shì)： 使用電子親和力大的、容易還原的物質(zhì)（在使用電子親和力大的、容易還原的物質(zhì)（在高度被氧化狀態(tài)下氧化力強(qiáng)的物質(zhì)）為正極活性高度被氧化狀態(tài)下氧化力強(qiáng)的物質(zhì)）為正極活性物質(zhì)；物質(zhì)； 使用電子親和力小、容易氧化的物質(zhì)（在高使用電子親和力小、容易氧化的物質(zhì)（在高度還原狀態(tài)下還原能力強(qiáng)的物質(zhì)）為負(fù)極活性物度還原狀態(tài)下還原能力強(qiáng)的物質(zhì)）為負(fù)極活性物質(zhì)。質(zhì)。 電解液：電解液： 為使電池便于維護(hù)，

6、通常使用水溶液為使電池便于維護(hù)，通常使用水溶液作為電池的電解液作為電池的電解液 特例：特例：強(qiáng)氧化劑強(qiáng)氧化劑F和強(qiáng)還原劑和強(qiáng)還原劑Li，Na等在水等在水中能與水發(fā)生劇烈的氧化還原反應(yīng)；中能與水發(fā)生劇烈的氧化還原反應(yīng)； 它們必須使用非水溶液、融鹽類或固它們必須使用非水溶液、融鹽類或固體電解質(zhì)作為電解質(zhì)。體電解質(zhì)作為電解質(zhì)。二、充、放電過程中的電極極化及端電壓隨二、充、放電過程中的電極極化及端電壓隨時(shí)間的變化時(shí)間的變化 無論電池的電動(dòng)勢(shì)有多高，在放電時(shí)，電無論電池的電動(dòng)勢(shì)有多高，在放電時(shí)，電池的端電壓總是要下降，而在充電時(shí)又總池的端電壓總是要下降，而在充電時(shí)又總是要升高是要升高電池反應(yīng)的必然規(guī)律，

7、影響電電池反應(yīng)的必然規(guī)律，影響電池性能的主要問題池性能的主要問題 主要由電池內(nèi)主要由電池內(nèi)歐姆電阻歐姆電阻及及電極極化電極極化引起引起電池放電過程中，電池的端電壓：電池放電過程中，電池的端電壓：若正、負(fù)極上的極化由濃差極化和電化學(xué)極化混若正、負(fù)極上的極化由濃差極化和電化學(xué)極化混合控制，則：合控制，則： IacIR-EV I, a, c,c,IR-EV濃濃濃濃電電電電 a 電化學(xué)極化過電位電化學(xué)極化過電位濃差極化過電位濃差極化過電位由第六章知：由第六章知： 電化學(xué)極化過電位和濃差極化過電位可分別表示電化學(xué)極化過電位和濃差極化過電位可分別表示為：為：AIFRTjFlnlnRT-0 電電)1ln(n

8、RT-djAIF 濃濃 電池的極化電阻為：電池的極化電阻為：IadcdacRIjAnFRTIjAnFRTFIRTFIRTdIV )()(d, 電池歐姆內(nèi)阻電池歐姆內(nèi)阻RI由電極、活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液由電極、活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液中的歐姆電阻組成。中的歐姆電阻組成。 大致包括大致包括： 活性物質(zhì)為電子導(dǎo)體，本身作電極使用的電阻活性物質(zhì)為電子導(dǎo)體，本身作電極使用的電阻 惰性電極與活性物質(zhì)接觸形成接觸歐姆電阻惰性電極與活性物質(zhì)接觸形成接觸歐姆電阻 充、放電反應(yīng)過程中反應(yīng)物或產(chǎn)物也會(huì)產(chǎn)生電阻，充、放電反應(yīng)過程中反應(yīng)物或產(chǎn)物也會(huì)產(chǎn)生電阻，且電阻大小不斷變化且電阻大小不斷變化 電解液的電阻電解液的電阻引起極

9、化的主要原因引起極化的主要原因 反應(yīng)前后在電解質(zhì)溶液和固體活性物質(zhì)中反應(yīng)前后在電解質(zhì)溶液和固體活性物質(zhì)中都有物質(zhì)的遷移。在活性物質(zhì)中反應(yīng)物粒都有物質(zhì)的遷移。在活性物質(zhì)中反應(yīng)物粒子或產(chǎn)物粒子的遷移速度比在電解液中的子或產(chǎn)物粒子的遷移速度比在電解液中的要慢得多，從而引起極化。要慢得多，從而引起極化。 解決辦法：解決辦法： 電池反應(yīng)伴有化學(xué)反應(yīng)過程時(shí)添加催電池反應(yīng)伴有化學(xué)反應(yīng)過程時(shí)添加催化劑，在電極上添加催化劑，提高電池工化劑，在電極上添加催化劑，提高電池工作溫度，減小電池的內(nèi)阻作溫度，減小電池的內(nèi)阻三、容量（額定容量）三、容量（額定容量） 定義：定義：在給定的放電條件下，電池放電至終止電在給定的放

10、電條件下，電池放電至終止電壓時(shí)所放出的電量。單位：安時(shí)（壓時(shí)所放出的電量。單位：安時(shí)（Ah） 1安時(shí)（安時(shí)（Ah）等于用）等于用1安培（安培（A）的電流放電）的電流放電1小小時(shí)（時(shí)（h） 比容量：比容量：?jiǎn)挝惑w積的容量或單位質(zhì)量的容量，為單位體積的容量或單位質(zhì)量的容量，為提高比容量，活性物質(zhì)電化當(dāng)量要小。提高比容量，活性物質(zhì)電化當(dāng)量要小。 電極活性物質(zhì)在放電過程中，由于反應(yīng)生成物對(duì)電極活性物質(zhì)在放電過程中，由于反應(yīng)生成物對(duì)活性物質(zhì)放電的影響，往往只有部分活性物質(zhì)能活性物質(zhì)放電的影響，往往只有部分活性物質(zhì)能發(fā)生放電反應(yīng)。活性物質(zhì)利用率一般在發(fā)生放電反應(yīng)?；钚晕镔|(zhì)利用率一般在30%-50%之間。之

11、間。表表10.3 獲得獲得1Ah電量所需的活性物質(zhì)量電量所需的活性物質(zhì)量正極活性物質(zhì)正極活性物質(zhì) 1Ah所需要的所需要的活性物質(zhì)活性物質(zhì)負(fù)極活性物質(zhì)負(fù)極活性物質(zhì) 1Ah所需要的所需要的活性物質(zhì)活性物質(zhì)PbO4.45Pb3.87HgO4.03Cd2.10MnO23.24Zn1.22Ni2O33.08AI0.33AgO2.33CH40.03O20.30H20.04四、自放電四、自放電 化學(xué)電源在不向外輸出電流時(shí)消耗活性物化學(xué)電源在不向外輸出電流時(shí)消耗活性物質(zhì)的現(xiàn)象。質(zhì)的現(xiàn)象。 產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：活性物質(zhì)內(nèi)與電解質(zhì)中的雜質(zhì)活性物質(zhì)內(nèi)與電解質(zhì)中的雜質(zhì)使電池內(nèi)形成局部電池。這種局部電池造使電池內(nèi)形成局

12、部電池。這種局部電池造成了電池內(nèi)部短路，促進(jìn)腐蝕，引起自放成了電池內(nèi)部短路，促進(jìn)腐蝕，引起自放電。電。鋅錳干電池的自放電鋅錳干電池的自放電 活性物質(zhì)鋅溶解在電解液中被消耗掉：活性物質(zhì)鋅溶解在電解液中被消耗掉： ZnZn2+2e 同時(shí)鋅電極表面發(fā)生：同時(shí)鋅電極表面發(fā)生： 2H+2eH2 總反應(yīng)為：總反應(yīng)為： Zn+ 2H+ Zn2+H2 若為高純度鋅，則鋅表面析氫過電位很高，若為高純度鋅，則鋅表面析氫過電位很高，不會(huì)發(fā)生自放電。不會(huì)發(fā)生自放電。 若鋅電極表面有銅、鐵之類的低析氫過電位若鋅電極表面有銅、鐵之類的低析氫過電位雜質(zhì)存在，自放電會(huì)很容易進(jìn)行。雜質(zhì)存在，自放電會(huì)很容易進(jìn)行。 若電解液中溶解

13、有氧，則發(fā)生反應(yīng)：若電解液中溶解有氧，則發(fā)生反應(yīng)： 4H+O2+4e=2H2O如何避免自放電如何避免自放電 活性物質(zhì)在電解液中的溶解度應(yīng)該盡可能活性物質(zhì)在電解液中的溶解度應(yīng)該盡可能??；小； 電池體系內(nèi)應(yīng)盡可能避免存在容易形成局電池體系內(nèi)應(yīng)盡可能避免存在容易形成局部電池的雜質(zhì)；部電池的雜質(zhì)； 對(duì)于自放電劇烈的電池，往往制成注液型對(duì)于自放電劇烈的電池，往往制成注液型電池，只在使用前才注入電解液。電池，只在使用前才注入電解液。五、電池的效率（簡(jiǎn)介）五、電池的效率（簡(jiǎn)介）1、效率表示方法、效率表示方法 電池的總效率電池的總效率 是指電池中化學(xué)反應(yīng)放出的總能是指電池中化學(xué)反應(yīng)放出的總能量與轉(zhuǎn)變?yōu)殡姽Φ哪?/p>

14、量之比量與轉(zhuǎn)變?yōu)殡姽Φ哪芰恐?最大熱效率最大熱效率 電壓效率電壓效率 法拉第電流效率法拉第電流效率 電池設(shè)計(jì)的目標(biāo)是使電池設(shè)計(jì)的目標(biāo)是使 、 為為1fv i0 0 %100i HG %100EVv %100IIm f f v 2、功率與電流密度的關(guān)系、功率與電流密度的關(guān)系3、極限情況下的最大電功、極限情況下的最大電功(1)電池電壓與電流成線性關(guān)系電池電壓與電流成線性關(guān)系 Emax=E/2 Imax=E/2m(2)電池電壓與電流密度電池電壓與電流密度 成半對(duì)數(shù)關(guān)系成半對(duì)數(shù)關(guān)系Lnjmax=(E+a-b)/b Emax=b VIP SjI 3、活性物質(zhì)的利用率、活性物質(zhì)的利用率4、電池的能量效率

15、、電池的能量效率 二次電池的電量效率和能量效率二次電池的電量效率和能量效率 %100t0Q QIdt %100EIVrt0P Qdt %100dIVdIV2t02t011P21 tt %100dIdI21t0t2t01Q t 10.3 電池反應(yīng)動(dòng)力學(xué)（簡(jiǎn)介）電池反應(yīng)動(dòng)力學(xué)（簡(jiǎn)介） 在固體活性物質(zhì)在固體活性物質(zhì)水溶液體系中，電池反水溶液體系中，電池反應(yīng)的速度控制步驟一般有三種：應(yīng)的速度控制步驟一般有三種： （1）伴有離子和電子傳遞的固相反應(yīng)）伴有離子和電子傳遞的固相反應(yīng) （2）反應(yīng)生成物參與的固、液相反應(yīng)）反應(yīng)生成物參與的固、液相反應(yīng) （3）反應(yīng)生成物溶解、再析出反應(yīng)）反應(yīng)生成物溶解、再析出反應(yīng)

16、動(dòng)力學(xué)研究中，電極制作方法：動(dòng)力學(xué)研究中，電極制作方法： 一種是把活性物質(zhì)直接電析在經(jīng)過相同處一種是把活性物質(zhì)直接電析在經(jīng)過相同處理的金屬板或碳電極上；理的金屬板或碳電極上； 另一種是在這種電極上先鍍上一層稍厚的另一種是在這種電極上先鍍上一層稍厚的活性物質(zhì)，然后讓電極反復(fù)地進(jìn)行陽極氧活性物質(zhì)，然后讓電極反復(fù)地進(jìn)行陽極氧化和陰極還原?；完帢O還原。一、伴有離子和電子傳遞的固相反應(yīng)一、伴有離子和電子傳遞的固相反應(yīng) MnO2+H2O+e MnOOH+OH- 控制步驟是控制步驟是H+離子和離子和e電子向固相內(nèi)擴(kuò)散電子向固相內(nèi)擴(kuò)散二、反應(yīng)生成物參與的固、液相反應(yīng)二、反應(yīng)生成物參與的固、液相反應(yīng) 2MnO

17、OH+2H+ MnO2+Mn2+2H2O 控制步驟是控制步驟是MnO2在硫酸中放電的過程在硫酸中放電的過程三、反應(yīng)生成物溶解、再析出反應(yīng)三、反應(yīng)生成物溶解、再析出反應(yīng) 發(fā)生發(fā)生反應(yīng)生成物溶解、再析出反應(yīng)的物質(zhì)，其反反應(yīng)生成物溶解、再析出反應(yīng)的物質(zhì)，其反應(yīng)生成物在電解液中的溶解度很小，即使溶解了，應(yīng)生成物在電解液中的溶解度很小，即使溶解了，也會(huì)立即和溶液發(fā)生反應(yīng)而析出。也會(huì)立即和溶液發(fā)生反應(yīng)而析出。 該反應(yīng)發(fā)生在電極表面附近，可分為晶核的形成該反應(yīng)發(fā)生在電極表面附近，可分為晶核的形成和晶核生長(zhǎng)兩個(gè)過程。和晶核生長(zhǎng)兩個(gè)過程。 例：例：AgAg2 2O O變成變成AgOAgO的過程中，的過程中，Ag

18、OAgO在電極表面形成在電極表面形成半球狀的晶體，同時(shí)晶粒長(zhǎng)大。半球狀的晶體，同時(shí)晶粒長(zhǎng)大。10.4 一次電池一次電池 定義定義：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能并輸出的電化：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能并輸出的電化學(xué)裝置學(xué)裝置 特點(diǎn)：特點(diǎn)：一旦化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，就不能再一旦化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽筒荒茉賹㈦娔苻D(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，即化學(xué)反應(yīng)是不可將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，即化學(xué)反應(yīng)是不可逆的。逆的。 分類：分類：干電池、濕電池、注液電池干電池、濕電池、注液電池使用量最大：鋅錳電池使用量最大：鋅錳電池 糊狀干電池（用淀粉或甲基纖維素把糊狀干電池（用淀粉或甲基纖維素把NH4Cl與與ZnCl2混合電解液變成凝膠狀）混合電解液變成凝膠狀）

19、紙板干電池（把電解液吸附在紙板中）紙板干電池（把電解液吸附在紙板中） 堿性干電池（使用吸液性隔膜吸附堿性干電池（使用吸液性隔膜吸附KOH電電解液）解液）性能比較性能比較一、錳干電池一、錳干電池 電池表示：電池表示：(-)Zn|NH4Cl+ZnCl2混合溶液混合溶液(淀粉糊化淀粉糊化)|MnO2+C(+) 以二氧化錳為正極，鋅為負(fù)極，并以氯化以二氧化錳為正極，鋅為負(fù)極，并以氯化銨水溶液為主電解質(zhì)，用紙、棉或淀粉等銨水溶液為主電解質(zhì)，用紙、棉或淀粉等使電解質(zhì)凝膠化。使電解質(zhì)凝膠化。 用途：用途：照明，攜帶式收音機(jī)，火箭點(diǎn)火等照明，攜帶式收音機(jī)，火箭點(diǎn)火等 形狀：形狀：圓筒形、方形、扁平形、紐扣形圓

20、筒形、方形、扁平形、紐扣形 單體、多個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)單體、多個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理 一般認(rèn)為，首先在負(fù)極一般認(rèn)為，首先在負(fù)極Zn上發(fā)生：上發(fā)生： Zn+2Cl-ZnCl2含水含水+2e 該反應(yīng)的電位隨電解液pH值變化 在pH值為1.33.85范圍內(nèi)E=-0.465-0.0733pH (E=-0.56-0.85V) 在pH值為3.95.0范圍內(nèi)E=-0.392-0.0916pH (E=-0.75-0.85V) 正極反應(yīng)非常復(fù)雜，電位不僅隨正極反應(yīng)非常復(fù)雜，電位不僅隨MnO2的種的種類、電解液類、電解液pH值等變化，而且隨放電情況值等變化，而且隨放電情況而變化。而變化。 一般為：在一般為：在Mn

21、O2固相內(nèi)，電子由正極進(jìn)入固相內(nèi)，電子由正極進(jìn)入晶格中，發(fā)生晶格中，發(fā)生Mn4+Mn2+的還原反應(yīng)，或的還原反應(yīng)，或者說者說H+與電子都在均一的與電子都在均一的MnO2固相內(nèi)參與固相內(nèi)參與還原反應(yīng)，即：還原反應(yīng)，即： MnO2+H+eMnOOH 如下圖如下圖(1)、(2)機(jī)理，后期按機(jī)理，后期按(3)、(4)機(jī)理生機(jī)理生成成Mn2+離子以及鋅錳石。離子以及鋅錳石。二、堿錳電池二、堿錳電池 (-)Zn(汞齊化汞齊化)|NaOH或或KOH(30%40%)水水溶液溶液+ZnO|MnO2+石墨石墨(+) 外殼是正極，中央部位是鋅負(fù)極，組成反外殼是正極，中央部位是鋅負(fù)極，組成反極結(jié)構(gòu)極結(jié)構(gòu) 正極活性物質(zhì)

22、：高純度電解二氧化錳，正極活性物質(zhì)：高純度電解二氧化錳，并加入鱗片狀石墨作為導(dǎo)電劑并加入鱗片狀石墨作為導(dǎo)電劑 電解液：電解液：30%的的KOH水溶液，其中添水溶液，其中添加加10%20%ZnO或或Zn(OH)2 外殼：鋼制的容器外殼：鋼制的容器反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理 正極反應(yīng)，在很寬的電流范圍內(nèi)放電時(shí)：正極反應(yīng)，在很寬的電流范圍內(nèi)放電時(shí)： MnO1.92MnO1.7從晶格膨脹到非晶態(tài)生成物；從晶格膨脹到非晶態(tài)生成物； MnO1.7 MnO1. 5 -MnOOH； MnO1. 5 MnO1.33Mn3O4；最終產(chǎn)物最終產(chǎn)物MnO1.0Mn(OH)2； 負(fù)極反應(yīng)，在堿性溶液中：負(fù)極反應(yīng)，在堿性溶液中：

23、Zn+4OH-Zn(OH)42-+2e 鋅以四羥基鋅絡(luò)離子的形式溶解，當(dāng)四羥鋅以四羥基鋅絡(luò)離子的形式溶解，當(dāng)四羥基鋅絡(luò)離子在溶液中達(dá)到飽和時(shí)，即變成基鋅絡(luò)離子在溶液中達(dá)到飽和時(shí)，即變成氫氧化鋅乃至氧化鋅：氫氧化鋅乃至氧化鋅： Zn(OH)42- Zn(OH)2+2OH- Zn(OH)2ZnO+2e負(fù)極總反應(yīng)：負(fù)極總反應(yīng)：Zn+2OH-ZnO+H2O+2e10.5 二次電池二次電池 定義：定義：可反復(fù)進(jìn)行充放電的電池可反復(fù)進(jìn)行充放電的電池一、鉛酸蓄電池一、鉛酸蓄電池 鉛酸電池的歷史是以鉛酸電池的歷史是以1859年法國人普蘭特年法國人普蘭特的研究為開端的，當(dāng)時(shí)普蘭特發(fā)現(xiàn)，當(dāng)直的研究為開端的，當(dāng)時(shí)普

24、蘭特發(fā)現(xiàn)，當(dāng)直流電通過浸在稀硫酸中的兩塊鉛板時(shí)，在流電通過浸在稀硫酸中的兩塊鉛板時(shí)，在兩塊鉛板上能夠重復(fù)的產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，他便兩塊鉛板上能夠重復(fù)的產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，他便以此為基礎(chǔ)制成了蓄電池以此為基礎(chǔ)制成了蓄電池. 分類：開放式、密封式、免維護(hù)式分類：開放式、密封式、免維護(hù)式 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：Pb|H2SO4|PbO2,Pb 額定電壓為額定電壓為2.0V電動(dòng)三輪車專用UPS及電動(dòng)摩托車用6V、12V起動(dòng)用干荷電鉛酸蓄電池OA型啟動(dòng)系列蓄電池電動(dòng)車用鉛酸電池 蓄電池主要由極板、隔板、電解液和外殼組蓄電池主要由極板、隔板、電解液和外殼組成成 。蓄電池由。蓄電池由3只或只或6只單格電池串聯(lián)而成只單格電池串聯(lián)而成，

25、每只單格電池電壓約為，每只單格電池電壓約為2V，串聯(lián)成，串聯(lián)成6V或或12V以供汽車選用。以供汽車選用。放電時(shí)電極反應(yīng)放電時(shí)電極反應(yīng)負(fù)極：負(fù)極：Pb+SO42-PbSO4+2e正極：正極：PbO2+SO42-+4H+2ePbSO4+2H2O電池反應(yīng)為：電池反應(yīng)為： Pb+2H2SO4+PbO22PbSO4+2H2O充電時(shí)電池反應(yīng)機(jī)理充電時(shí)電池反應(yīng)機(jī)理充電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)機(jī)理：充電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)機(jī)理： PbSO4(固體固體) PbSO4(液體液體) Pb2+Pb正極最終反應(yīng)為：正極最終反應(yīng)為： PbSO4+2H2OPbO2+SO42- +4H+ 2e電池總反應(yīng)：電池總反應(yīng)： 2PbSO4+2H2OPb

26、+2H2SO4 +PbO2電極電位及電動(dòng)勢(shì)計(jì)算電極電位及電動(dòng)勢(shì)計(jì)算 由能斯特公式，得其電動(dòng)勢(shì)：由能斯特公式，得其電動(dòng)勢(shì)： 實(shí)際測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)為：實(shí)際測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)為： 正極的電位為：正極的電位為： 負(fù)極的電位為：負(fù)極的電位為： OHSOH0242aalg 0.05915EE OHSOHC25242aa0.05915lg2.0184E 240224ln2OHSOHaaaFRT 24ln20SOaFRT 二、堿性蓄電池二、堿性蓄電池定義：定義：使用苛性鉀等堿性水溶液為電解液的二次電池使用苛性鉀等堿性水溶液為電解液的二次電池1.堿性電池中的電極堿性電池中的電極(1)鎳電極鎳電極 活性物質(zhì)：氫氧化鎳活性物

27、質(zhì)：氫氧化鎳 放電機(jī)理類似于二氧化錳電極，是通過晶格中放電機(jī)理類似于二氧化錳電極，是通過晶格中電子缺陷和質(zhì)子缺陷的遷移來實(shí)現(xiàn)氧化還原反應(yīng)電子缺陷和質(zhì)子缺陷的遷移來實(shí)現(xiàn)氧化還原反應(yīng)的。的。 鎳電極在在苛性鉀溶液中的平衡電位與活度的關(guān)鎳電極在在苛性鉀溶液中的平衡電位與活度的關(guān)系：系： -2OHOHaa0.061lg0.52E (2)鎘電極鎘電極 反應(yīng)機(jī)理有兩種觀點(diǎn)：反應(yīng)機(jī)理有兩種觀點(diǎn)： CdCdOCd(OH)2 CdCd2+Cd(OH)2 Cd(OH)2成長(zhǎng)成長(zhǎng)電極電位：電極電位： OHa0.059lg-0.798E(3)氧化銀電極氧化銀電極 銀電極在堿性溶液中銀電極在堿性溶液中 充電反應(yīng)：充電反應(yīng)：AgAg2OAgO 放電反應(yīng)：放電反應(yīng)： AgO Ag2O Ag (4)鋅電極鋅電極 放電過程：放電過程： Zn+2OH-Zn(OH)2+2e Z