化學(xué)電源高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

7/19/223/124/227/3討論：從比能量角度考慮，你認(rèn)為伏打電池的負(fù)極可改進(jìn)為哪一種金屬？電解質(zhì)溶液需要改進(jìn)嗎？資料：鈹及其化合物通常具有一定毒性討論1：Li－SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4－SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。請回答下列問題：(1)電池的負(fù)極材料為

，發(fā)生的電極反應(yīng)為

；(2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為

；(3)組裝該電池必須在無水、無氧的條件下進(jìn)行，原因是

。3、鋰電池特點：①“綠色”；②容量大；③電解液中不能有水資料：TiS2是一種微觀上具有層狀結(jié)構(gòu)的固體材料。放、充電時，Ti元素的化合價發(fā)生變化，層狀結(jié)構(gòu)所帶電荷量發(fā)生改變，鋰離子會因此從其中嵌入或脫出。TiS2Li+StanleyWhittingham在1976年提出了第一個嵌入脫出型的正極材料TiS2二次鋰金屬電池一次鋰金屬電池伏打電堆

Li固體TiS2隔膜含Li+的電解質(zhì)溶液：Li+：e-放電總反應(yīng)：xLi+TiS2=LixTiS2負(fù)極：xLi–xe-=xLi+正極：TiS2+xLi++xe-=LixTiS2鋰枝晶金屬Li資料:鋰電池充電過程中，鋰金屬表面會逐漸析出尖銳的鋰枝晶，有可能穿透正負(fù)極之間的隔膜，造成電池內(nèi)部短路，引發(fā)電池自燃，造成爆炸。增加隔膜的強度抑制或阻礙鋰枝晶的形成二次鋰金屬電池一次鋰金屬電池伏打電堆資料:與TiS2類似，LiCoO2也是層狀結(jié)構(gòu)，鋰離子能在放電與充電的過程中嵌入或脫出，實現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)轉(zhuǎn)化。1980年，JohnGoodenough發(fā)現(xiàn)了LiCoO2是高效的正極材料，可減少鋰枝晶，進(jìn)而大幅提升鋰電池的穩(wěn)定性和安全性。20世紀(jì)70年代末期，Armand等人首次提出用可嵌入鋰離子的物質(zhì)代替金屬鋰作為負(fù)極材料，進(jìn)而可以解決鋰枝晶的問題?！皳u椅電池”基于鋰離子在電解液中遷移而運轉(zhuǎn)的電池，可放電可充電。在充放電過程中，鋰離子在正負(fù)極之間往返嵌入和脫嵌。1983年，吉野彰將碳基材料用作負(fù)極，依舊用鈷酸鋰做正極，確立了現(xiàn)代鋰離子電池的基本框架。負(fù)極LixCyStanleyWhittinghamJohnGoodenough吉野彰2019年諾貝爾化學(xué)獎，表彰他們在鋰電池開發(fā)方面所做的貢獻(xiàn)——該技術(shù)成功引領(lǐng)了一場儲能革命！鋰離子電池放電充電Li1－xCoO2+LixCyLiCoO2+Cy負(fù)極反應(yīng)：LixCy－xe－=xLi++Cy正極反應(yīng)：Li1－xCoO2+xe－+xLi+=LiCoO2陽極反應(yīng)：LiCoO2－xe－=xLi++Li1－xCoO2陰極反應(yīng)：Cy+xe－+xLi+=LixCy充電放電放電時Li+由石墨中脫嵌移向正極，嵌入LiCoO2晶體充電時Li+從LiCoO2晶體中脫嵌，由正極回到負(fù)極，嵌入石墨中特點：質(zhì)量輕、體積小、儲存和輸出能量大。以鈷酸鋰—石墨鋰電池為例：討論2：某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池。放電時電池的總反應(yīng)為：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+C6(x<1)。下列關(guān)于該電池的說法不正確的是（）A．放電時，Li+在電解質(zhì)中由負(fù)極向正極遷移B．放電時，負(fù)極的電極反應(yīng)式為LixC6-xe-=xLi++C6C．充電時，若轉(zhuǎn)移1mole-，石墨C6電極將增重7xgD．充電時，陽極的電極反應(yīng)式為:LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+Li+討論3：（天津高考）已知：鋰離子電池的總反應(yīng)為鋰硫電池的總反應(yīng)2Li＋SLi2S有關(guān)上述兩種電池說法正確的是(

)A．鋰離子電池放電時，Li＋向負(fù)極遷移B．鋰硫電池充電時，鋰電極發(fā)生還原反應(yīng)C．理論上兩種電池的比能量相同D．下圖表示用鋰離子電池給鋰硫電池充電LixC＋Li1－xCoO2C＋LiCoO2討論4：（全國卷）全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料，電池反應(yīng)為：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列說法錯誤的是（）A．電池工作時，正極可發(fā)生反應(yīng)：2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4B．電池工作時，外電路中流過0.02mol電子，負(fù)極材料減重0.14gC．石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性D．電池充電時間越長，電池中Li2S2的量越多?海洋——人類最大的電解質(zhì)庫?原電池要素之一——電解質(zhì)溶液1991年，我國首創(chuàng)以鋁－空氣－海水為能源的新型電池，稱之為海洋電池。它是一種無污染、長效、穩(wěn)定可靠的電源。以鋁合金為電池負(fù)極，金屬（Pt、Fe）網(wǎng)為正極，用取之不盡的海水為電解質(zhì)溶液，它靠海水中的溶解氧與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電能的。?新型電池·鋁-空氣-海水電池討論5：1991年我國首創(chuàng)以鋁－空氣－海水電池作為能源的新型海水標(biāo)志燈，以海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流，只要把燈放入海水中數(shù)分鐘，就會發(fā)出耀眼的白光.則電源負(fù)極材料為：

，正極材料為：

。正、負(fù)極反應(yīng)以及總反應(yīng)方程式分別為：

、

,_________________________.Al石墨或活潑性比鋁弱的金屬材料。4Al－12e-＝4Al3+3O2＋6H2O＋12e-＝12OH-4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3以海水電池為能源的國產(chǎn)航標(biāo)燈

討論6：（全國）Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯誤的是（）A．負(fù)極反應(yīng)式為Mg-2e-=Mg2+B．正極反應(yīng)式為Ag++e-=AgC．電池放電時Cl-由正極向負(fù)極遷移D．負(fù)極會發(fā)生副反應(yīng)Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑（3）鋁電池性能優(yōu)越，Al-AgO電池可用作水下動力電源，其原理如右下圖所示。該電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

。討論7：（江蘇高考）討論8：（浙江）金屬（M）–空氣電池（如圖）具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點，有望成為新能源汽車和移動設(shè)備的電源。該類電池放電的總反應(yīng)方程式為：4M+nO2+2nH2O=4M(OH)n。已知：電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法不正確的是（）A．采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，并有利于氧氣擴散至電極表面B．比較Mg、Al、Zn三種金屬–空氣電池，Al–空氣電池的理論比能量最高C．M–空氣電池放電過程的正極反應(yīng)式：4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)nD．在M–空氣電池中，為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg(OH)2，宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜減少污染節(jié)約資源有關(guān)資料顯示，一節(jié)一號電池爛在地里，能使１萬方米的土壤永久失去利用價值；一粒紐扣電池可使600噸水無法飲用，相當(dāng)于一個人一生的飲水量。廢舊電池處理1、僅有一個電極材料參與反應(yīng)的原電池：

負(fù)極：M-xe=Mx+

正極：析氫或吸氧或析