《化学电源》PPT课件

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1、第一章化学电源第一节化学电源基本概念化学电源：又称化学电池或电池，是将氧化－还原反应化学能直接转变为电能的装置。必须具备下述两个必要的条件：（1）必须使化学反应中失去电子的过程(氧化过程)和得到电子的过程(还原过程)分隔在两个区域进行；（2）物质在进行氧化还原的过程中，电子必须通过外电路。化学电源组成：电极、电解液、隔膜和外壳四个基本部分。电极：由活性物质附着在导电骨架上构成，活性物质是决定电池基本性能的重要部分；电解液：保证两极上发生氧化还原反应时，电池内部离子导电，有时也参与电极反应；隔膜：防止正负极短路，两电极间要隔开；外壳：作为容器并起到保护电池的作用

2、。1799年，伏特以含食盐水的湿抹布，夹在银和锌的圆形版中间，堆积成圆柱状，制造出最早的电池－伏特电池。一、化学电源发展史意大利物理学家伏特：1745年2月18日生于科莫。1774～1779年任科莫大学预科物理学教授，1779～1815年任帕维亚大学实验物理学教授，1815年受任为帕多瓦大学哲学系主任。1791年英国皇家学会聘请他为国外会员。1801年拿破仑一世召他到巴黎表演电堆实验，并授予他金质奖章和伯爵称号。1803年当选为巴黎科学院国外院士。1827年3月5日逝世。1836年，英国化学家和气象学家丹尼尔（1790-1845）对“伏特电堆”进行了改良，他使

3、用稀硫酸作电解液，解决了电池极化问题，制造出第一个不极化、能保持平稳电流、并可反复充电的锌-铜电池，又称“丹尼尔电池”。化学电源已有200多年的发展历史：从1859年普兰特(Plant‘e)试制成功化成式铅蓄电池以后，化学电源便进入了萌芽状态。1868年法国工程师勒克朗谢(Leclanche)研制成功以NH4Cl为电解液的锌-二氧化锰电池，并得到了应用。1888年加斯纳(Gassner)制出了锌-二氧化锰干电池，其用途更加广泛。1895年琼格(Junger)发明了镉-镍蓄电池，1900年爱迪生(Edison)创制了铁-镍蓄电池。在200多年的发展过程申，新系列

4、的化学电源不断出现，化学电源的性能得到不断改善。特别是二次世界大战之后，化学电源的发展更加迅速。以锌-二氧化锰电池为例，在结构方面，40年代末期出现了迭层电池，50年代出现了纸板电池，60年代末出现了以高分子材料为隔膜的薄膜电池;在电解质溶液方面，60年代出现了以氢氧化钾(或氢氧化钠)为电解液的碱性锌-二氧化锰电池，60年代末出现了防漏性能良好的，以氯化锌为电解质溶液的锌-二氧化锰电池。进入70年代，由于能源危机的出现，迫使人们必须考虑能源的节约和采用代用能源的问题。这样，燃料电池得到相应的发展。因为燃料电池可以将天然烃类燃料转换为电能，而且能量转换效率高。此

5、外，电动汽车电池和电站调峰贮能用电池也受到人们的重视。这种电池具有大功率、高比能量和循环寿命长的特点，是一种较好的代用能源。于是世界各国开展了对钠-硫电池、锂-硫化铁电池的研究，这种电池可在300oC-400oC下工作，比能量可以达到140Wh/kg，比功率可达200W/kg.到了80年代，科学技术发展越发迅速，对化学电源的要求也日益增多、增高。如集成线路的发展，要求化学电源必须小型化;电子器械、医疗器械和家用电器的普及，不仅要求化学电源体积小，而且还要求能量密度高、贮得性能好。因而应运出现了密封性能高的烧结式镉-镍电池及高能量密度的锂电池。此外，航天技术的发

6、展也大大促进了化学电源与物理电源的发展。综上所述，化学电源的发展是和社会的进步、科学技术的发展分不开的，同时化学电源的发展反过来又推动了科学技术和生产的发展。二、化学电源的分类化学电源的分类有不同的方法：1.按活性物质的保存方式分类(1)活性物质保持在电极上(i)非再生型一次电池(ii)再生型二次电池(蓄电池)(2)活性物质连续供给电极(i)非再生型燃料电池(ii)再生型燃料电池2.按电解质种类分类(1)碱性电池,电解质为碱性溶液的电池。(2)酸性电池,电解质为酸性溶液的电池。(3)中性电池,电解质为中性溶液的电池。(4)有机电解质电池,电解质为有机电解质电池

7、。3.按化学电源的工作性质及贮存方式分类（1）原电池(一次电池)电池经过连续放电或间歇放电后，不能用充电的方法使两极的活性物质恢复到初始状态，即反应是不可逆的，因此两极上的活性物质只能利用一次。原电池的特点是小型、携带方便，但放电电流不大。一般用于仪器及各种飞子器件。广泛应用的原电池有:锌-锰干电池Zn

8、NH4Cl，ZnCl2

9、MnO2，锌-汞电池Zn

10、KOH

11、HgO锌-银电池Zn

12、KOH

13、Ag2O锂电池（2）蓄电池(二次电池)电池工作时，在两极上进行的反应均为可逆反应。因此可用充电的方法使两极活性物质恢复到初始状态，从而获得再生放电的能力。这种充电和放电能够

14、反复多次，循环使用。常见的蓄电池有：铅