2023年化學(xué)電源知識(shí)點(diǎn)

JSJS態(tài)，從而能夠再次放電的一類電池，充放電過(guò)程可以反復(fù)進(jìn)展。工作。斷的注入電池時(shí)，電池就能不斷的輸出電能。1.3化學(xué)電源的工作原理化學(xué)電源是化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。兩個(gè)必要條件：氧化復(fù)原反響、電子經(jīng)過(guò)外線路成流反響：電池工作是，電極上發(fā)生的產(chǎn)生電能的電化學(xué)反響活性物質(zhì)：電極上能夠參與電化學(xué)反響、釋放電能的物質(zhì)電極：電池的核心活性物質(zhì)：電極中參與成流反響、產(chǎn)生電能的物質(zhì)JS物質(zhì)活性物質(zhì)：電化學(xué)活性高、組成電池電動(dòng)勢(shì)高(正極活性物質(zhì)電勢(shì)盡可能正、負(fù)極負(fù))、質(zhì)量比容量大和體積比容量大(電化當(dāng)源豐富、環(huán)境友好。正極常用金屬氧化物、氯化物、氟化物、硫化物、、、、。負(fù)極一般為電位較低的金屬〔ZnPbH2LiCd〕集流體/導(dǎo)電骨架：導(dǎo)電性好、機(jī)械強(qiáng)度高、加工性好、化學(xué)穩(wěn)定性Pb、Ni、鋼、Al、Cu、Ag電解質(zhì)：正負(fù)極間傳遞電荷，溶液導(dǎo)電；參與電極反響電解質(zhì)要求：電導(dǎo)率高，溶液歐姆壓降??；對(duì)固體電解質(zhì)，離子導(dǎo)電性好，電子絕緣；化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不與活性物質(zhì)發(fā)生反響；電化學(xué)穩(wěn)定窗口范圍寬；沸點(diǎn)高、冰點(diǎn)低，使用溫度范圍寬；無(wú)毒無(wú)污染、本錢低電解質(zhì)分類：按形態(tài)：液態(tài)〔水溶液、非水溶液、固態(tài)、膠態(tài)電解質(zhì)隔離物：隔膜、隔板〔防止電池正負(fù)極接觸，內(nèi)部短路，同時(shí)吸蓄電解液〕要求：孔徑、孔隙率、孔隙的均勻分布；電解質(zhì)粒子運(yùn)動(dòng)阻力JSJS??；電子的良好絕緣體；良好的機(jī)械強(qiáng)度和抗彎曲力量〔抗拉、阻擋電極上脫落的活性物質(zhì)微粒；阻擋枝晶的生長(zhǎng)穿透；化學(xué)穩(wěn)定性好〔復(fù)原；漲縮率外殼要求：機(jī)械強(qiáng)度高、耐振動(dòng)沖擊腐蝕溫差〔只有鋅錳干電池是鋅電極兼做外殼〕封口劑〔環(huán)氧樹(shù)脂、瀝青、松香〕化學(xué)電源的電性能電池的電動(dòng)勢(shì)：電池在開(kāi)路條件下，正、負(fù)兩極間的平衡電極電位之差電池的開(kāi)路電壓：電池的開(kāi)路電壓是兩極所聯(lián)接的外線路處于開(kāi)路時(shí)，兩極間的電極電勢(shì)之差開(kāi)路電壓與電動(dòng)勢(shì)區(qū)分：平衡電極電勢(shì)1、與外2電極上氧化反響和復(fù)原反響是可逆的，反響速率相等標(biāo)稱電壓：用以表示或識(shí)別一種電池或一個(gè)電化學(xué)體系的適當(dāng)?shù)碾妷航浦?；電池的特征值，也叫額定電壓R內(nèi)又稱全內(nèi)阻，是指電流流過(guò)電池時(shí)所受到的阻力。電池歐姆內(nèi)阻：包括電極本身的電阻，電解質(zhì)溶液的電阻和隔姆電阻造成的電壓損失與通過(guò)電池的電流強(qiáng)度成正比，符合歐姆定律的關(guān)系影響因素：物質(zhì)特性、電極物料組成、電極構(gòu)造、電解液、隔膜、電池構(gòu)造、制造工藝、荷電狀態(tài)、溫度電極極化電化學(xué)極化和濃差極化所引起的電阻；一個(gè)電極的極化電阻隨通過(guò)該電極的電流密度的增加而增加，并不遵守歐姆定律；極化內(nèi)阻不是常數(shù)，既隨放電時(shí)間的變化而變化，也隨放電制度的變化而變化；在同樣電流密度下，不同電極的極化值可以有很大的差異，這取決于電極的特性、電極構(gòu)造，而且與溫度，電解液溫度、電極構(gòu)造等多種因素有關(guān)?！捕搪冯娏鞣▏?guó)家標(biāo)JS準(zhǔn)中規(guī)定的電池內(nèi)阻測(cè)量方法：對(duì)電池施加1kHz左右的溝通電流時(shí)間UaRac=Ua/Ia直流法：電池以電流I10s末電至3s末時(shí)的負(fù)載電壓U2.電池的直流內(nèi)阻Rdc按下式計(jì)算：Rdc=(U1-U2)/(I2-I1)電池的工作電壓電池的工作電壓又稱負(fù)載電壓、放電電壓。是指有電流流過(guò)外電路時(shí)，電池兩極之間的電勢(shì)差放電制度：1.放電方式：恒電阻放電、恒電流放電、恒功率放電放電電流〔放電率，放電速率〕時(shí)率t：以肯定的放電電流，放完額定容量所需的小時(shí)，t=C/I；以放電時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)表示電池的放點(diǎn)速度；放電時(shí)率越大，放電電流越小。倍率x：指電池放電電流的數(shù)值為額定容量數(shù)值的倍數(shù)；放電倍率越大，放電電流越大終止電壓：電壓下降到不宜再連續(xù)放電的最低工作電壓稱為終止電壓規(guī)定值：考慮電池充分利用，考慮用電設(shè)備需求，并且依據(jù)放電溫度、放電電流而變化。JSJS放電溫度：溫度越低，工作電壓下降越快。緣由：溫增大，所以放電曲線下降變化較快。電池容量與比容量電池的容量：在肯定放電條件下可以從電池獲得的電量，單位用Ah表示必需指明放電制度：電流、終止電壓、溫度;電極的理論容量與活性物質(zhì)的法拉第定律電化當(dāng)量：1Ah電量所需要的活性物質(zhì)質(zhì)量，;電極的理論容量與活性物質(zhì)的質(zhì)量成正比，與該物質(zhì)的當(dāng)量成反比下，電池實(shí)際輸出的電量活性物質(zhì)利用率的影響因素：物質(zhì)形態(tài)、電極物料組成、電極結(jié)構(gòu)、電池構(gòu)造、電解液、隔膜、制造工藝、放電制度比容量：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或單位體積電池所給出的容量稱為質(zhì)量比容量或體積比容量〔質(zhì)量比容量:Cm=C/m(Ah/Kg)、體積比容量:Cv=C/V(Ah/L)〕電池的能量與比能量能量：電池在肯定的放電制度下，對(duì)外做功所輸出的能量，用WWh理論能量：假設(shè)電池在放電過(guò)程中始終處于平衡狀態(tài)，其放電電壓始終保持其電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值。電池活性物質(zhì)的利用率為100%W0實(shí)際能量：電池在肯定的放電條件下所實(shí)際給出的電能量；在數(shù)值上它等于實(shí)際容量和平均工作電壓的乘積W=C*U平比能量：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或單位體積的電池所放出的能量體積比能量：?jiǎn)挝惑w積電池所給出的電能量Wh/L質(zhì)量比能量Wh/kg理論比能量：W0=C0E/G0實(shí)際質(zhì)量比能量：W實(shí)際=C*U平均/G〔實(shí)際比能量遠(yuǎn)小于理論比能量〕電池的功率與比功率電池的功率單位WKw比功率：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或體積輸出的功率電池的儲(chǔ)存性能與自放電儲(chǔ)存性能：電池開(kāi)路時(shí)，在肯定的條件下儲(chǔ)存時(shí)容量自行降低的性能。也稱自放電。容量下降率越低，儲(chǔ)存性能越好*100%擱置〔儲(chǔ)存〕壽命：電池?cái)R置到容量降低至某規(guī)定容量的時(shí)間降低電池自放電的措施：承受高純度原材料；在負(fù)極中參加高氫過(guò)電位金屬；在電極或電解液中參加緩蝕劑，削減自放電反響發(fā)生；低溫儲(chǔ)存二次電池的循環(huán)壽命：蓄電池經(jīng)受一次充電和放電，稱一個(gè)循電池所經(jīng)受的循環(huán)次數(shù)，稱為循環(huán)壽命JSJS電極電勢(shì)與電池電動(dòng)勢(shì)電極/溶液界面的構(gòu)造電極/溶液界面是電化學(xué)反響發(fā)生的場(chǎng)所，它的構(gòu)造和性質(zhì)對(duì)電極反響速度和反響機(jī)理有顯著的影響。雙電層的形成與構(gòu)造階層電勢(shì)差〔相間電勢(shì)離子雙層電勢(shì)差、偶極雙層電勢(shì)差、西服雙層電勢(shì)差雙電層的形成：1〕離子雙層電勢(shì)差：帶電粒子在兩相間轉(zhuǎn)移或外電源使兩相中消滅剩余電荷，用?q表示吸附雙層電勢(shì)差：溶液中某種離子有可能被吸附在電極與溶液界面上，形成一層電荷。這層電荷又靠靜電作用吸引溶液中同等數(shù)量帶相反電荷的離子而形成雙電層，這樣的雙電層稱為吸附雙層?ad偶極雙層電勢(shì)差：偶極子正負(fù)電荷分開(kāi)而形成雙電層?dip雙電層集中理論緊密層，其余局部依據(jù)玻爾茲曼分布規(guī)律分散于外表四周肯定距離的液層中形成分散層。雙電層構(gòu)造靜電吸引和熱運(yùn)動(dòng)〔0.1nm左右〕稱為嚴(yán)密層嚴(yán)密層和集中層構(gòu)成了本體之間的電勢(shì)差既為界面電勢(shì)差有關(guān)嚴(yán)密層問(wèn)題外嚴(yán)密層：由于水化自由能較高〔水分子締合強(qiáng)度較大，大多數(shù)陽(yáng)水化的正離子最終并不是與電極直接接觸，兩者之間存在著一層定向排布的水分子，這樣形成的嚴(yán)密層，d直比較大，稱為外嚴(yán)密層內(nèi)嚴(yán)密層：當(dāng)電極外表荷正電，溶液一側(cè)剩余電荷為水化陰離子時(shí)，陰離子與水的締合強(qiáng)度較小，靠近電極外表時(shí)很簡(jiǎn)潔脫掉H2O，甚至排擠開(kāi)電極外表的水分子層直接靠在電極外表，這樣形成的嚴(yán)密層，d值較小，稱為內(nèi)嚴(yán)密層超載吸附“短程”這一前提具備，就可以發(fā)生特性吸附了。超載吸附只能轉(zhuǎn)變嚴(yán)密層和分散層電勢(shì)差的大小或符號(hào)，轉(zhuǎn)變電勢(shì)分布，但不能轉(zhuǎn)變整個(gè)相間電勢(shì)差影響雙電層構(gòu)造的因素靜電作用與熱運(yùn)動(dòng)打算雙電層構(gòu)造溫度影響：溫度上升，離子熱運(yùn)動(dòng)加劇，導(dǎo)致雙電層趨于分散排布；溫度較低時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)則較平緩，這時(shí)稍有靜電力就可以將離子吸引到電極外表，雙電層趨于嚴(yán)密排布電極電勢(shì)在零電荷電勢(shì)四周時(shí)，靜電作用較小，雙電層趨于分散排布。零電荷電勢(shì)指電極外表剩余電荷為零時(shí)的電極電勢(shì)，用?0表示外表特性吸附的離子，則該離子易于和電極嚴(yán)密結(jié)合，甚至脫掉水化膜，并穿透電極外表的水化層，直接靠在電極上，形成內(nèi)嚴(yán)密層確定電勢(shì)與相對(duì)電極電勢(shì)確定電極電勢(shì)：由于電荷在電極/溶液界面分布不均勻而形成的界層電勢(shì)差〔相間電勢(shì)差〕〔WE的電極電勢(shì)只是商定俗成的稱其為“某電極相對(duì)于某參比電極的電極電勢(shì)”JSJS電極電勢(shì)和電池電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)，用E表示G吉布斯自由能的變化；n電子轉(zhuǎn)移書(shū)；E電池電動(dòng)勢(shì)勢(shì)就是帶車帶年紀(jì)的相對(duì)電極電勢(shì)。電極電勢(shì)的大小電極電勢(shì)越小，越簡(jiǎn)潔失去電子，越簡(jiǎn)潔氧化，是較強(qiáng)的復(fù)原劑電極電勢(shì)越大，越簡(jiǎn)潔得到電子，越簡(jiǎn)潔復(fù)原，是較強(qiáng)的氧化劑利用標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)序，在原電池中，可以推斷哪個(gè)做正極，哪個(gè)為負(fù)極。電勢(shì)小者氧化為負(fù)極在電解池中，可以推斷電極上發(fā)生反響的次序，陽(yáng)極上小者先氧化，陰極上大著先復(fù)原對(duì)消法測(cè)電動(dòng)勢(shì)〔電池反響達(dá)平衡時(shí)的電池電勢(shì)，用E表示，單位伏特。由于電動(dòng)勢(shì)的存在，當(dāng)外接負(fù)載時(shí)，原電池就可對(duì)外輸出電功電池的端電壓。因此電池電動(dòng)勢(shì)不能直接用福特表來(lái)測(cè)量。利用電位差計(jì)〔或微小電流通過(guò)時(shí)測(cè)得其兩極間的電勢(shì)差，即為該電池的平衡電動(dòng)勢(shì)。對(duì)消法工作原理 在待測(cè)電池上并聯(lián)一個(gè)大小相等方向相反的外加電勢(shì)這樣待測(cè)電池中就沒(méi)有電流通過(guò)外加電勢(shì)差的大小就等于待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)。電池電動(dòng)勢(shì)與溫度和壓力的關(guān)系大多數(shù)電池電動(dòng)勢(shì)的溫度系數(shù)是負(fù)值假設(shè)電池反響中無(wú)氣體參與，則電池電動(dòng)勢(shì)的溫度系數(shù)一般是很小的，由此得到電池電壓與溫度的關(guān)系式為電池反響中氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化，則不能無(wú)視壓力的影響電化學(xué)反響的特點(diǎn)及爭(zhēng)論方法的一切變化的科學(xué)JSJS分類分類導(dǎo)電機(jī)理自由電子定向運(yùn)動(dòng)正負(fù)離子定向遷移通電后無(wú)化學(xué)反響通電后兩極有化學(xué)反響特點(diǎn)除發(fā)熱外無(wú)變化體系組成發(fā)生變化T↑,導(dǎo)電力量↓T↑,導(dǎo)電力量↑實(shí)例金屬、石墨電解質(zhì)溶液某些金屬化合物等熔融的電解質(zhì)等電化學(xué)反響的特點(diǎn)兩反響在不同的位置上進(jìn)展，即在不同的界面上發(fā)生的，在空間上是分開(kāi)的。電化學(xué)反響發(fā)生在兩類導(dǎo)體的界面，固相為電極，電極具備催化性質(zhì)，但催化性質(zhì)雨電極電勢(shì)有關(guān)。在有些狀況下，但電極電勢(shì)變化1~2V時(shí)，電極反響10個(gè)數(shù)量級(jí)。并且電極電勢(shì)連續(xù)可變，所以催化性質(zhì)也是連續(xù)可變的一樣制約性表達(dá)在兩個(gè)反響同時(shí)進(jìn)展，且電子得失數(shù)一樣。獨(dú)立性特現(xiàn)在兩個(gè)反響分別在不同位置進(jìn)展。電化學(xué)根本概念正極，電勢(shì)高；負(fù)極，電勢(shì)低陽(yáng)極，發(fā)生氧化作用的電極，陰離子向陽(yáng)極遷移；陰極，發(fā)生復(fù)原反應(yīng)的電極，陽(yáng)離子想陰極遷移陽(yáng)極陰極原電池負(fù)極正極電解池正極負(fù)極電極的極化：有電流通過(guò)電極時(shí)，電極電勢(shì)偏離可逆〔平衡〕電勢(shì)值的現(xiàn)象稱為電極的極化〔平衡〕電極電勢(shì)之間的差值稱為超電勢(shì)陽(yáng)極：由于極化使電極電勢(shì)變大極化的緣由以肯定的速率進(jìn)展，而每一步都或多或少地存在阻力〔或勢(shì)壘，要這樣那樣的偏離。濃差極化、電化學(xué)極化、濃差極化：在電流通過(guò)時(shí)，由于電極反響的反響物或生成物遷向或遷離電極外表的緩慢，而引起電極四周溶液濃度和本體溶液濃度有差異，使電極電勢(shì)對(duì)其可逆值發(fā)生偏離陰極濃差極化：陰極電極電勢(shì)比可逆時(shí)變小陽(yáng)極濃差極化：陽(yáng)極電極電勢(shì)比可逆時(shí)變大電化學(xué)極化：電極反響總是分假設(shè)干步進(jìn)展，假設(shè)其中一步反響速率較慢，需要較高的活化能，為了使電極反響順當(dāng)進(jìn)展所額外施加的電壓稱為〔亦稱為活化超電勢(shì)稱為電化學(xué)極化。簡(jiǎn)而言之，在電解過(guò)程中，電化學(xué)極化是由于電極反響進(jìn)展緩慢，而引起的電極電勢(shì)偏離平衡電極電勢(shì)的現(xiàn)象電阻極化：電解過(guò)程中，電極外表上會(huì)生成一層氧化物的薄膜或其他物質(zhì)，從而對(duì)電流的通過(guò)產(chǎn)生阻力，稱為電阻極化。假設(shè)Re表示電極外表上的電阻，I代表通過(guò)的電流，則由于氧化膜的電阻所需額外增加的電壓，在數(shù)字上就等于Ire金屬鈍化時(shí)，電阻極化很明顯。但是這種狀況不具有普遍意義。極化曲線及其測(cè)量方法極化曲線電極電勢(shì)與電流密度之間的關(guān)系曲線的外形和變化規(guī)律反映了電化學(xué)過(guò)程的動(dòng)力學(xué)特征。恒電勢(shì)法電流值恒電流法下對(duì)應(yīng)的電勢(shì)值三電極WECERE兩回路：WECE構(gòu)成極化回路WERE構(gòu)成測(cè)量回路原電池與電解池極化的差異對(duì)一個(gè)電池體系電勢(shì)之差兩電極間的電勢(shì)差應(yīng)當(dāng)液歐姆電勢(shì)降U =φ+-φ--IR工作 U=()-()IREIR當(dāng)電池充電時(shí)，與放電狀況相反U =φ+-φ-+IR工作U=()-()IREIR電極過(guò)程特征及爭(zhēng)論方法電極過(guò)程是一種有電子參與的異相氧化復(fù)原反響電極過(guò)程聽(tīng)從異相催化反響的動(dòng)力學(xué)規(guī)律電極反響的速度與界面性質(zhì)和面積有關(guān)反響速度與反響物或產(chǎn)物在電極外表四周液層中的傳質(zhì)過(guò)程有關(guān)〔的動(dòng)力學(xué)有親熱關(guān)系界面電場(chǎng)隊(duì)電極過(guò)程速度有重大作用界面電位差的影響雙電層構(gòu)造的影響存在速度掌握步驟電極過(guò)程的一般步驟反響物粒子向電極外表四周遷移——液相傳至步驟前置外表轉(zhuǎn)化步驟電荷轉(zhuǎn)移步驟或電化學(xué)步驟隨后的外表轉(zhuǎn)化步驟或后置的外表轉(zhuǎn)化步驟產(chǎn)物粒子自電極外表對(duì)溶液內(nèi)部或液態(tài)電極內(nèi)部疏散的單元步驟——液相傳至步驟——相生成步驟最終用動(dòng)力學(xué)方法爭(zhēng)論影響速度掌握步驟的因素兩種影響電極反響速度的方式：濃度。速度。JS鋅錳電池Zn為負(fù)極、MnO2為正極的一個(gè)電池系列。MnO2電極陰極復(fù)原的初級(jí)過(guò)程MnO2

+H+

+eMnOOHMnO2電極陰極復(fù)原的次級(jí)過(guò)程MnOOHMnO2陰極復(fù)原的二次過(guò)程或次級(jí)過(guò)程1).歧化反響2MnOOH+2H+MnO+Mn2++2HO2 2二氧化錳陰極復(fù)原的掌握步驟MnOOH轉(zhuǎn)移步驟MnO2:在酸性溶液中,MnO2放電的一次過(guò)程為:JSJS2MnO2+2H++2e-2MnOOH歧化反響:2MnOOH+2HMnO+Mn2++2HO2 2電極的總反響為電極的總反響為:MnO+4H++2e-2Mn2++2HO2水錳石在堿性溶液中的轉(zhuǎn)移—固相質(zhì)子集中水錳石在中性溶液中的轉(zhuǎn)移—混合方式鋅電極鋅電極的陽(yáng)極氧化過(guò)程在鋅錳電池中,鋅電極的極化比正極二氧化錳的極化要小得多。由于鋅電極的交換電流密度比較大,電化學(xué)反響速度比其他步驟的速度要快,所以通常狀況下,鋅電極的電化學(xué)極化是比較小的,在放電過(guò)程中陽(yáng)極極化主要來(lái)自濃差極化Zn2+離開(kāi)電極外表受到肯定的阻礙所造成的。鋅電極的鈍化大電流放電時(shí),可能會(huì)在電極外表上形成以氧化鋅為主的疏松掩蓋膜,這在肯定程度上阻擋了反響產(chǎn)物順當(dāng)通過(guò),使傳質(zhì)困難,陽(yáng)極極化增大,在電極外表上直接生成薄但致密的氧化鋅鈍化層。這使得電極利用率降低,電池容量下降。防止措施:掌握電流密度,改善物質(zhì)的傳遞條件(承受小粒度鋅粉制成多孔電極而增加電極的真實(shí)外表積)。鋅錳電池材料二氧化錳材料MnO構(gòu)造可分為兩大類:一類是鏈狀或隧道構(gòu)造,α、2βγ型ερ型也與此類似;另一類是片狀或?qū)訝顦?gòu)造,δ型屬于這一類。鋅材料制備方法：噴霧法、化學(xué)置換法、電解法無(wú)汞鋅粉中有害雜質(zhì)主要有鐵、鎳、銅、砷、銻、鉬，另外鉛和鉻等對(duì)環(huán)境有害的成分也受到了限制銦：有較高的析氫超電勢(shì),減緩鋅的自放電,,降低外表接觸電阻;鉍：減緩鋅的自放電鋁和鈣：改善鋅的外表性能電解質(zhì):NH4ClZnCl2。NH4Cl作用:H+,MnO2放電超電勢(shì),提高導(dǎo)電力量。缺點(diǎn):冰點(diǎn)高,影響電池低溫性能,NH4Cl水溶液沿鋅筒上爬導(dǎo)致電池漏液。ZnCl2作用:間接參與正極反響。降低冰點(diǎn),良好吸濕性,加速淀粉糊化,NH4Cl沿鋅筒上爬。堿性電池電解液都為KOH。隔膜糊式鋅錳電池的隔膜是電糊,其成分包括電解質(zhì)(NH4ClZnCl2)、稠化劑(面粉和淀粉)、緩蝕劑(OP乳化劑等)。鋅型、銨型紙板電池隔膜是漿層紙,選用聚乙烯醇、甲基纖維素、羧甲基纖維素、改性淀粉等承受漿料配制、涂覆和烘干的工序制得。堿性鋅錳電池的隔膜是復(fù)合膜,使MnO2,導(dǎo)電材料正極中常用的導(dǎo)電材料是乙炔黑和石墨粉,其主要作用是增加正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性。乙炔黑:吸附力量強(qiáng),使電解液與MnO2接觸良好,吸取放電過(guò)程產(chǎn)生的氨氣;但其密度低、導(dǎo)電性差,因而主要用于中性而不用于堿性鋅錳電池。石墨粉:EMD兩種粒子接觸程(25m2/g)的膨脹石墨,可降低在正極粉料中的含量,而不影響正極的歐姆內(nèi)阻;同時(shí)可增大粉料中EMD含量,使得堿錳電池容量得到巨大提高。鋅膏凝膠劑PA聚丙烯酸:較高黏性,起粘接作用;PA-Na聚丙烯酸鈉:較強(qiáng)膨潤(rùn)性和吸水性,起增稠作用,還可降低電池負(fù)極電阻。鋅錳電池的主要性能鋅錳系列電池不適于大電流放電具有電壓的恢復(fù)特性，產(chǎn)生緣由主要是MnO2電極具有電勢(shì)恢復(fù)特性。在高溫放電時(shí),鋅錳電池的容量增加;在低溫放電時(shí),,堿錳電池性能比較優(yōu)異。鋰離子電池及其材料工作原理鋰離子電池的充放電過(guò)程就是Li+在正負(fù)電極材料之間可逆地嵌入與脫嵌的過(guò)程。在充電時(shí)正極材料中的Li+脫離正極，進(jìn)入電解液，通電極反響方程式：+Cathode〔正極〕:LiMO-xe-→Li MO+xLi+2 1-x 2Anode〔負(fù)極〕 :6C+xLi+

+xe-

→LiCx 6電池總反響 ：LiMO+6C→LiC+Li MO2 x 6 1-x 2狀構(gòu)造的石墨中；放電時(shí)，負(fù)極中的鋰會(huì)失去電子而成為L(zhǎng)i+,進(jìn)入電解液，穿過(guò)隔膜向正極方向遷移，并儲(chǔ)存在正極材料中。電池特點(diǎn)開(kāi)路電壓高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、能量密度高、自放電低、對(duì)環(huán)境友好構(gòu)造組成分類分類實(shí)際百分比(%)正極材料40-46負(fù)極材料5-15電解液5-11隔膜10-14其他其他18-36負(fù)極材料要求1〕鋰離子在負(fù)極基體中的插入氧化復(fù)原電位盡可能低，接近鋰的電位，使電池的輸出電壓高2〕在基體中大量的鋰可以插入和脫插以得到高的容量密度在充放電過(guò)程中，電極材料主體構(gòu)造穩(wěn)定，確保良好的循環(huán)性電極材料具有良好的導(dǎo)電性，可以削減極化SEI膜，在SEI膜形成后不與電解質(zhì)等發(fā)生反響6〕鋰離子在電極材料中有較大的集中系數(shù)，便于快速充放電7〕價(jià)格廉價(jià)無(wú)污染幾種常見(jiàn)的負(fù)極材料金屬鋰、鋰合金與合金類氧化物、過(guò)度金屬鋰氮化物、熱解碳、過(guò)渡金屬氧化物金屬鋰：優(yōu)點(diǎn)：金屬鋰是比容量最高的負(fù)極材料。缺點(diǎn)：對(duì)于二次鋰電池，充電時(shí)鋰將重回到負(fù)極，與負(fù)極失去電接觸；其次金屬鋰電極在充放電過(guò)程中易產(chǎn)生鋰枝晶，假設(shè)枝晶從極板脫落，則脫落后與極板的電接觸斷開(kāi)，不能用于充放電反響，導(dǎo)致電池容量降低；假設(shè)枝晶漸漸生長(zhǎng)，則會(huì)刺穿隔膜延長(zhǎng)至正極導(dǎo)致內(nèi)部短路，引起火災(zāi)或爆炸鋰合金與合金類氧化物：鋰可以和多種金屬形成合金。用作鋰離子電池負(fù)極的金屬材料有Si、Sn、Sb、Ge、Pb、Bi等,SnSi是最具有代表性的。金屬類電極材料一般具有較高的理論比容量,與電解液的相容性較好,這是相對(duì)于碳負(fù)極材料的突出優(yōu)點(diǎn)。但鋰反復(fù)的嵌入脫出會(huì)導(dǎo)致這類電極在充放電過(guò),致使電極漸漸粉化失效,使電池循環(huán)性能較差。解決粉化問(wèn)題：承受納米化；制備活性/非活性復(fù)合合金石墨化碳作為負(fù)極材料導(dǎo)電性好,具有良好的層狀構(gòu)造,同一碳層的碳原子呈等邊六角形排列,而層與層之間靠分子間作用力即范德華力結(jié)合適合鋰離子的插入和脫插理論容量為372mAh/g。石墨化中間相碳微球：直徑5-40微米之間，呈球形片層構(gòu)造且外表光滑，該構(gòu)造有利于實(shí)現(xiàn)嚴(yán)密積存，且可使鋰離子可以在球的各個(gè)方向插入和脫出。過(guò)渡金屬氧化物負(fù)極材料等。優(yōu)點(diǎn):過(guò)渡金屬氧化物由于具有很高的理論容量和良好的安全性能被認(rèn)為是很有應(yīng)用前景的型負(fù)極材料體系。缺點(diǎn):但過(guò)渡金屬氧化物存在充放電過(guò)程中體積變化明顯和電池實(shí)際放電平臺(tái)偏高等缺點(diǎn)嚴(yán)峻影響了負(fù)極材料的循環(huán)性能和能量密度,因而根本上未能得到實(shí)際應(yīng)用。Li4Ti5012優(yōu)點(diǎn):容量高,充放電體積變化小,能夠提高電池的循環(huán)性能和使用壽命?？梢钥焖?、175mAh/g,價(jià)格廉價(jià),簡(jiǎn)潔制備。缺點(diǎn):Li4Ti5O12過(guò)低的電子電導(dǎo)率影響了其在大倍率電池方面的應(yīng)用。改進(jìn)方法:合成納米尺度的Li4Ti5O12,金屬離子摻雜,復(fù)原氣氛熱處理,進(jìn)展Ag或C包覆等,以提高其電子電導(dǎo)率。過(guò)渡金屬鋰氮化物負(fù)極材料：氮化物材料的主要缺點(diǎn)是不穩(wěn)定、對(duì)濕度敏感，循環(huán)性能不是很抱負(fù)熱解碳負(fù)極材料：軟碳缺點(diǎn)：軟碳層構(gòu)造排列無(wú)序，因此鋰離子的嵌入/脫嵌較困難；同時(shí)由于內(nèi)外表SEI層較多，不行逆容量損失較大。此外放電過(guò)程電壓變化較大，因而目前無(wú)應(yīng)用。硬碳優(yōu)點(diǎn)：硬碳材料的構(gòu)造為單原子層的無(wú)序2倍。硬碳缺點(diǎn)：電極電位過(guò)高；電壓滯后；首次循環(huán)不行逆容量過(guò)大負(fù)極材料的進(jìn)展趨勢(shì)1、合金負(fù)極型合金負(fù)極材料是在具有儲(chǔ)鋰活性的金屬根底上參加另外一種或幾種非活性物質(zhì)作為載體形成的復(fù)合材料。分解過(guò)程導(dǎo)致了金屬顆粒的粉化，加上任然存在的體積變化，使容量衰減嚴(yán)峻優(yōu)點(diǎn)：容量高、加工性能好、導(dǎo)電性好、對(duì)環(huán)境的敏感性沒(méi)有碳材料明顯、具有快速充放電力量等缺點(diǎn)：合金的形成合金材料較難進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域2、硅基負(fù)極材料優(yōu)點(diǎn)：硅的儲(chǔ)鋰容量很大Li4.4Si,其理4200mAh/g，是鋰離子電池負(fù)極材料很有期望的替代品缺點(diǎn)：體積變化巨大，造成合金粉化，導(dǎo)致容量下降，循環(huán)性能較差。改性方法：引入非活性金屬，N、Mg、AgSi納米化鋰離子電池正極材料正極材料的要求Mn+在嵌入中應(yīng)有較高的氧化復(fù)原電位，從而使電池的輸出電壓較高LixMyXzx值盡可能大在嵌入/環(huán)性能電極材料具有良好的導(dǎo)電性，可削減極化電極材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，不與電解質(zhì)發(fā)生反響鋰離子在電極材料中有較大的集中系數(shù)，便于快速充放電價(jià)格廉價(jià)無(wú)污染常見(jiàn)的正極材料LiCoO2：最常見(jiàn)的正極材料；簡(jiǎn)潔制備，構(gòu)造穩(wěn)定；平坦的充放電平臺(tái)、較大的電容量和優(yōu)良的循環(huán)特性；資源有限，本錢較高LiNiO2替代Lii2Co2最有前景的正極材料之一；實(shí)際容量可達(dá)190~210mAh/gLiCoO2具有優(yōu)勢(shì)LiMn2O4：價(jià)格低廉，資源豐富；無(wú)毒，污染小，且回收利用有閱歷283mAh/g160~190mAh/g之間；循環(huán)性能較差，容量衰減嚴(yán)峻LiFePO4：價(jià)格而廉價(jià)、資源豐富、毒性最低、可逆性好。例如容量LiNi1-x-yCoxMnyO2:熱穩(wěn)定性、安全性以及電化學(xué)性能明顯優(yōu)于LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O41、 LiCoO2層狀構(gòu)造材料274mAh/g，其動(dòng)力學(xué)性能好，因此快速充放電性能也較好。通過(guò)摻雜其他元170mAh/g缺點(diǎn)：Co的資源格外有限，導(dǎo)致其價(jià)格較高，限制了鋰離子電池的廣泛運(yùn)用2、 LiNiO2層狀構(gòu)造材料180mAh/gLiCoO2,不存在過(guò)充電現(xiàn)象，并且價(jià)廉、無(wú)毒Li1-yNi1+yO2.NiLiLi離子的集中效率和循環(huán)性能3、LiMn2O4尖晶石構(gòu)造材料148mAh/g120mAh/g左右，LiCoOLi+Li+離子脫嵌JS缺點(diǎn)：構(gòu)造熱穩(wěn)定性差，易形成氧缺位，使得循環(huán)性能較差4、 LiMPO4橄欖石構(gòu)造材料優(yōu)點(diǎn)：理論容量高170mAh/g；適宜的工作電壓3.4V；本錢低壽命長(zhǎng)；穩(wěn)定安全環(huán)境友好缺點(diǎn)：導(dǎo)電性差；Li離子集中速度慢；振實(shí)密度低；低溫性能差5、 LiNi1-x-yCoxMnyO2,層狀構(gòu)造復(fù)合材料優(yōu)點(diǎn)：由氧化鈷鋰、氧化鎳鋰、氧化錳鋰結(jié)合在一起的三元復(fù)合LiNi1-x-yCoxMnyO2也具有層狀構(gòu)造，其熱穩(wěn)定性、安全性以及電化學(xué)性能