《幾種常見的原電池》課件

幾種常見的原電池原電池是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)直接產(chǎn)生電流的裝置,廣泛應(yīng)用于日常生活和工業(yè)領(lǐng)域。讓我們了解幾種常見的原電池類型及其特點(diǎn)。什么是原電池？化學(xué)能轉(zhuǎn)換裝置原電池是一種通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的裝置?；緲?gòu)造它由正極、負(fù)極和電解質(zhì)三部分組成，在化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生電壓和電流。電池種類豐富不同組成材料的原電池有碳-鋅電池、堿性電池、鋰電池等多種類型。原電池的工作原理化學(xué)反應(yīng)原電池通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電子流,從而產(chǎn)生電流。這種反應(yīng)是可逆的,可以實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存。正負(fù)極電池由正負(fù)兩極組成,正極發(fā)生氧化反應(yīng)放出電子,負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)接收電子,形成電流流動(dòng)。電解質(zhì)電解質(zhì)介質(zhì)在電池內(nèi)部建立離子通道,使正負(fù)極之間產(chǎn)生電勢(shì)差,產(chǎn)生電流輸送。原電池的特點(diǎn)便攜性強(qiáng)原電池體積小、重量輕,便于攜帶和使用,非常適合移動(dòng)設(shè)備和便攜式電子產(chǎn)品。能量密度高原電池能量密度大,能量供給能力強(qiáng),一次充電就可以保持長(zhǎng)時(shí)間的工作時(shí)間。使用壽命長(zhǎng)原電池使用壽命長(zhǎng),可反復(fù)充放電數(shù)百次,非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用。環(huán)保無(wú)污染大部分原電池使用可再生材料制造,不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。一次性原電池單次使用一次性原電池在使用后無(wú)法再次充電和回收利用。它們往往使用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能。電壓穩(wěn)定一次性原電池具有較高而且較為穩(wěn)定的電壓輸出。適合對(duì)電壓和電流有較嚴(yán)格要求的設(shè)備。便攜性好一次性原電池體積小、重量輕,方便攜帶使用。適合對(duì)便攜性有要求的小型電子設(shè)備。碳-鋅電池基本特征碳-鋅電池是一種經(jīng)典的一次性原電池,由鋅合金作負(fù)極,二氧化錳與碳作正極,采用酸性電解質(zhì)。工作原理在放電過(guò)程中,負(fù)極鋅被氧化,釋放出電子,正極的二氧化錳被還原吸收電子,產(chǎn)生電流流動(dòng)。優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是成本低、制造簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)是容量較小、放電時(shí)間短、安全性較差。應(yīng)用領(lǐng)域常用于日用電器如遙控器、小型電池等,但已逐步被更先進(jìn)的電池技術(shù)所替代。堿性電池外觀特點(diǎn)堿性電池常見的外觀是圓柱形或方形,采用鋼殼或聚合物外殼。堿性電池外觀簡(jiǎn)潔大方,便于攜帶和使用。內(nèi)部結(jié)構(gòu)堿性電池內(nèi)部由正極(二氧化錳)、負(fù)極(鋅)、堿性電解質(zhì)(氫氧化鉀)和隔離膜等部件組成,結(jié)構(gòu)緊湊安全。廣泛應(yīng)用堿性電池廣泛應(yīng)用于遙控器、玩具、手電筒、電子秤等日常電子設(shè)備,性能穩(wěn)定可靠,使用方便經(jīng)濟(jì)。鋰電池1高能量密度鋰電池具有高能量密度和輕量便攜的特點(diǎn),是目前應(yīng)用最廣泛的可充電電池之一。2使用壽命長(zhǎng)鋰電池可充放電次數(shù)多,使用壽命較長(zhǎng),在消費(fèi)電子設(shè)備中廣泛使用。3安全性要求高鋰電池對(duì)充放電環(huán)境有嚴(yán)格要求,若使用不當(dāng)易引發(fā)安全隱患。4成本較高制造工藝復(fù)雜,原材料價(jià)格較貴,使得鋰電池成本相對(duì)較高。鋰離子電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)鋰離子電池由正極、負(fù)極、隔膜和電解液組成,通過(guò)氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電流。其特點(diǎn)是安全性高、能量密度大、使用壽命長(zhǎng)。充放電過(guò)程在充電時(shí),鋰離子從正極遷移至負(fù)極,在放電時(shí)則反向遷移,產(chǎn)生電流供電。這種可逆的嵌入式反應(yīng)使其可循環(huán)利用。廣泛應(yīng)用鋰離子電池廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、手機(jī)、電動(dòng)車等領(lǐng)域,因其體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)而備受青睞。水銀電池高能量密度水銀電池具有高能量密度,可以提供大電流輸出,廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品和設(shè)備。環(huán)保隱憂水銀電池含有有毒的水銀元素,使用后需要特殊回收處理,對(duì)環(huán)境造成一定的污染隱患。穩(wěn)定性佳水銀電池放電曲線平坦,電壓相對(duì)穩(wěn)定,適用于需要長(zhǎng)期供電的場(chǎng)合。銀氧化電池工作原理銀氧化電池利用銀和氧化物之間的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電能。其中銀被氧化為銀離子，而氧化物被還原為金屬。電池特點(diǎn)銀氧化電池具有能量密度高、放電電壓平穩(wěn)、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但是成本較高且不可充電。應(yīng)用領(lǐng)域銀氧化電池廣泛應(yīng)用于手表、計(jì)算器、遙控器等低功率消費(fèi)電子設(shè)備。鋅-空氣電池高能量密度鋅-空氣電池具有極高的能量密度,這使其成為許多便攜式設(shè)備的理想電源。成本低廉鋅金屬和空氣作為反應(yīng)物非常常見和經(jīng)濟(jì)實(shí)惠,降低了電池的成本。環(huán)境友好鋅-空氣電池使用無(wú)毒的材料,在使用和回收過(guò)程中對(duì)環(huán)境影響較小。安全可靠與鋰電池不同,鋅-空氣電池在使用過(guò)程中不存在爆炸或起火的風(fēng)險(xiǎn)。銅-鋅電池工作原理銅-鋅電池是一種原電池,利用電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流。正極為銅,負(fù)極為鋅,電解質(zhì)溶液為酸性或堿性。當(dāng)電池被連接時(shí),鋅發(fā)生氧化反應(yīng),而銅發(fā)生還原反應(yīng),從而產(chǎn)生電流。特點(diǎn)銅-鋅電池具有體積小、重量輕、價(jià)格低廉的特點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于小型電子設(shè)備。但容量有限,使用壽命較短。鉛酸電池1簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)鉛酸電池由鉛極板、硫酸溶液和電池殼組成,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易制造。2成本低廉鉛酸電池的原材料價(jià)格較低,制造成本較為便宜。3功率密度高鉛酸電池具有較高的功率密度,適用于需要大電流輸出的場(chǎng)合。4使用壽命長(zhǎng)通過(guò)適當(dāng)維護(hù),鉛酸電池可以使用數(shù)年,使用壽命較長(zhǎng)。鎳-鎘電池可充電性鎳-鎘電池具有良好的可充電性,可以反復(fù)充放電多次。能量密度高鎳-鎘電池的體積能量密度和質(zhì)量能量密度都較高。成本較低相比于其他二次電池,鎳-鎘電池的生產(chǎn)成本較低。功率輸出大鎳-鎘電池可提供較大的瞬時(shí)功率輸出,適用于對(duì)功率有較高要求的設(shè)備。鎳-氫電池工作原理鎳-氫電池通過(guò)氫離子和電子在正負(fù)極之間的轉(zhuǎn)移來(lái)產(chǎn)生電流,整個(gè)過(guò)程是可逆的。特點(diǎn)鎳-氫電池具有高能量密度、壽命長(zhǎng)、充放電性能好、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用領(lǐng)域鎳-氫電池廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車等領(lǐng)域。原電池的發(fā)展歷程11799年伏特發(fā)明第一個(gè)電池21836年丹尼爾發(fā)明銅-鋅原電池31899年勒克蘭發(fā)明碳-鋅電池41950年代堿性電池和鋰電池相繼問世原電池的發(fā)展歷程可以追溯到1799年伏特發(fā)明第一個(gè)電池。此后經(jīng)過(guò)多年的不斷發(fā)展和改進(jìn),一系列重要的原電池如銅-鋅電池、碳-鋅電池、堿性電池和鋰電池相繼問世,極大地推動(dòng)了電池技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用。原電池的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)原電池具有易制造、成本低廉、能量密度高和無(wú)噪音等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于日常生活和工業(yè)領(lǐng)域。缺點(diǎn)原電池存在能量轉(zhuǎn)換效率低、使用時(shí)間短、不可充電和環(huán)境污染等缺點(diǎn),需要進(jìn)一步研發(fā)和改進(jìn)。原電池的安全問題火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)不當(dāng)使用或管理可能導(dǎo)致電池過(guò)熱,引發(fā)火災(zāi)和爆炸事故。有害物質(zhì)原電池內(nèi)含重金屬等有毒物質(zhì),如果處理不當(dāng)可能污染環(huán)境。爆炸危險(xiǎn)堿性電池和鋰電池在過(guò)度充放電或受到撞擊時(shí)可能發(fā)生爆炸。安全規(guī)范需要遵守原電池的使用說(shuō)明和安全防護(hù)措施,確保電池使用安全。原電池的環(huán)境影響電池污染廢棄的原電池如果未經(jīng)妥善處理,會(huì)導(dǎo)致重金屬如汞、鎘等泄漏,污染土壤和地下水,嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境。回收利用通過(guò)回收利用,可以減少有害物質(zhì)的排放,以及資源的浪費(fèi),降低電池生產(chǎn)的能源消耗和碳排放。生產(chǎn)環(huán)境影響電池制造過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生化學(xué)品排放和能源消耗,對(duì)環(huán)境造成一定壓力,需要采取清潔生產(chǎn)技術(shù)來(lái)降低影響。原電池的回收利用材料回收回收利用原電池中的金屬材料,如鉛、鎳、鋅等,減少礦物資源的消耗。環(huán)境保護(hù)妥善處理原電池,防止有害物質(zhì)進(jìn)入自然環(huán)境,減少污染。資源循環(huán)將回收的材料重新用于生產(chǎn)新的原電池,實(shí)現(xiàn)材料的循環(huán)利用。經(jīng)濟(jì)效益回收利用原電池可以創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益,降低生產(chǎn)成本。原電池的未來(lái)趨勢(shì)可再充電性未來(lái)的原電池將更加注重可再充電性,節(jié)省資源和環(huán)保。多次充放電的堿性電池和鎳氫電池將成為主流。安全性提升電池安全性是重中之重,未來(lái)將研發(fā)出更加安全可靠的新型電池化學(xué)體系,如固態(tài)電池和鈉離子電池。能量密度提高隨著材料科學(xué)的進(jìn)步,鋰離子電池等將繼續(xù)提高能量密度,滿足消費(fèi)電子和新能源車輛的需求。環(huán)保性和可回收性電池在生產(chǎn)、使用和報(bào)廢環(huán)節(jié)的環(huán)境影響將得到更好的控制和治理,實(shí)現(xiàn)電池全生命周期的環(huán)保性。原電池在日常生活中的應(yīng)用遙控器原電池為家用電器如遙控器提供動(dòng)力,確保設(shè)備隨時(shí)可用。手電筒緊急情況下,手電筒依靠原電池照亮黑暗,增強(qiáng)日常安全。鐘表原電池為各種鐘表和手表提供準(zhǔn)確的計(jì)時(shí),確保時(shí)間的準(zhǔn)確性。玩具原電池驅(qū)動(dòng)各種電子玩具,增加孩子們的樂趣與好奇心。原電池在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用1工業(yè)自動(dòng)化原電池廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備,為傳感器、PLC、驅(qū)動(dòng)器等提供可靠的電源供應(yīng)。2工業(yè)通信原電池為工業(yè)通信設(shè)備如無(wú)線傳輸模塊、遠(yuǎn)程控制終端提供電力支持,確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。3工業(yè)檢測(cè)原電池被廣泛應(yīng)用于工業(yè)檢測(cè)儀表,如溫度、壓力、流量等檢測(cè)設(shè)備,確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。4應(yīng)急電源原電池可作為工廠、礦廠等工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)急電源,在斷電時(shí)提供短期應(yīng)急供電。原電池在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用電動(dòng)車電源原電池為電動(dòng)車提供動(dòng)力源,如鋰離子電池和鋅-空氣電池,替代傳統(tǒng)汽油動(dòng)力,減少碳排放?？稍偕茉磧?chǔ)能原電池可用于太陽(yáng)能、風(fēng)力發(fā)電等可再生能源的儲(chǔ)能系統(tǒng),平衡電網(wǎng)供需,促進(jìn)清潔能源使用。微電網(wǎng)應(yīng)用原電池與智能微電網(wǎng)系統(tǒng)相結(jié)合,為偏遠(yuǎn)地區(qū)或緊急情況提供分布式可靠電力。背負(fù)式電源可充電的原電池為背負(fù)式電子設(shè)備、應(yīng)急電源等提供便攜式可靠電力支持。原電池在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用飛行器電源原電池為飛機(jī)、火箭和衛(wèi)星等航天器提供可靠的電力供應(yīng),確保關(guān)鍵系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。應(yīng)急電源原電池在航天應(yīng)急情況下扮演重要角色,為飛行員和宇航員提供可靠的備用電源?？臻g探索在太空探索中,原電池為探測(cè)器、機(jī)器人等提供持久穩(wěn)定的電力支持,確保任務(wù)順利完成。能量存儲(chǔ)原電池可存儲(chǔ)飛行器再生能源,為高能耗設(shè)備提供持續(xù)的電力供給。原電池在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用生命維持設(shè)備心臟起搏器、體內(nèi)除顫器等關(guān)鍵醫(yī)療設(shè)備依賴高可靠性原電池供電。助聽器體內(nèi)植入或佩戴式的助聽器廣泛使用鋰離子或鋅空氣電池。醫(yī)療機(jī)器人手術(shù)機(jī)器人、康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人等都需要高能量密度、長(zhǎng)使用壽命的原電池。原電池在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用通信設(shè)備電源原電池為軍事通信設(shè)備如對(duì)講機(jī)、無(wú)線電提供可靠的電源支持,確保信息暢通傳輸。軍用車輛電源高性能原電池為坦克、裝甲車等軍用車輛提供足夠的啟動(dòng)和運(yùn)行電力。無(wú)人機(jī)電源輕質(zhì)高能量密度的原電池是軍用無(wú)人機(jī)的首選電源,確保其長(zhǎng)續(xù)航和穩(wěn)定飛行。原電池在消費(fèi)電子領(lǐng)域的應(yīng)用智能手機(jī)智能手機(jī)需要長(zhǎng)續(xù)航的電池支持,原電池廣泛應(yīng)用于手機(jī)電池中,為用戶提供便捷的移動(dòng)體驗(yàn)。筆記本電腦筆記本電腦需要輕便耐用的電源,不同類型的原電池可以滿足各種筆記本的電池需求。便攜式音頻設(shè)備如耳機(jī)、隨身聽等便攜式音頻設(shè)備依賴原電池供電,為用戶帶來(lái)優(yōu)質(zhì)的音樂體驗(yàn)。遙控器遙控器依靠原電池為各類電子產(chǎn)品提供即時(shí)控制,在日常生活中廣泛應(yīng)用。原電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用大規(guī)模電網(wǎng)儲(chǔ)能原電池可用于電網(wǎng)峰值負(fù)荷調(diào)節(jié)和可再生能源的配合使用,提高電網(wǎng)可靠性和靈活性。電動(dòng)汽車動(dòng)力電池電動(dòng)汽車需要大容量、高能量密度的鋰離子電池,原電池在