化学电源基本概念课件.ppt

《化学电源基本概念课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、本章重点：化学电源的组成和工作原理：构成电池的必要条件；化学电源的基本组成部分及其作用。化学电源的主要性能：开路电压和电动势的意义及区别；内阻及其对电池性能的影响；工作电压及放电曲线的意义；容量、比容量、放电时率与放电倍率，利用率及其影响因素；能量，高比能量电池的条件；功率及其影响因素；自放电及其影响因素。一、化学电源的组成和工作原理构成电池的必要条件：化学反应中的两个过程必须分隔在两个区域进行。（区别于一般的化学反应）物质在发生氧化还原反应时，电子必须经过外电路。（区别于腐蚀电池）化学电源的基本组成

2、部分及其作用：电极电解质隔膜外壳化学电源的工作原理：以丹尼尔电池为例讨论化学电源的工作原理：丹尼尔电池：（－）Zn│ZnSO4（c1）‖CuSO4（c2）│Cu(+)负极：Zn－2e→Zn2＋氧化正极：Cu2＋＋2e→Cu还原电池反应：Zn＋Cu2＋→Zn2＋＋Cu—成流反应二、化学电源的分类按工作性质分：原电池，又称一次电池蓄电池，又称二次电池储备电池，又称激活式电池燃料电池，又称连续电池电化学电容器：超大容量或者超级电容器，介于传统电容器和电池之间的新型电源；分为双电层电容器和赝电容器按电解质的性

3、质分：电解质为碱性水溶液—碱性电池电解质为中性水溶液—中性电池电解质为酸性水溶液—酸性电池电解质为有机电解质溶液—有机电解质电池电解质为固体电解质—固体电解质电池按正负极活性物质的材料分：Zn-MnO2系列电池。Zn－AgO系列电池Cd-NiOOH电池铅酸电池氢镍电池锂离子电池等等活性物质的保存方式分：活性物质保存在电极上通常的一次、二次电池活性物质从外边连续供给电极燃料电池三、化学电源的主要性能电池的开路电压与电动势：电动势E：电池两极断路时，处于热力学平衡状态下，两极平衡电位之差。开路电压V开：电

4、池断路时，两极的稳定电位之差。电池的电动势的大小是通过电池热力学原理理论计算获得，不能实验测定。即：由此可以明确地看出，若正极的电位越正，负极的电位越负，电池的电动势也就越高。从元素的标准电位序来看，在元素周期表左上边的元素（IA,IIA族）具有较负的电位，右上边的元素（VIA,VIIA族）具有较正的电位。由这些元素组成的电池可以得到较高的电动势。其中以Li的电位为最负：(在酸性介质中)氟的电位为最正：若做成锂氟电池，其电动势可达5.91V。这是化学电源中电动势最高的数值。应当注意的是，在选择电极活性

5、物质时，不能只看平衡电位数值的高低，还要看（1）它在介质中的稳定性（2）材料来源（3）电化当量等多方面的因素。例如Li－F2,若组成电池，它具有很高的电动势，但由于Li只适用与非水溶剂电解质，F2是活性的气体，不易储存和和控制，因而由单质Li与F2组成电池也是不切合实际的。电池的内阻：电流通过电池内部时受到的阻力，也叫全内阻。包括两部分:电池的欧姆内阻电极的极化所相当的内阻，也叫极化内阻电池的工作电压及放电曲线：工作电压电池工作时两端的电压放电制度人为规定的放电条件称为放电制度（放电电流、放电温度、放

6、电的终止电压、放电方式）放电曲线用绘图的方式表示出电压随时间的变化曲线根据电池的放电曲线，通常可以确定电池的放电性能和电池的容量。1.通常电池的放电曲线越平坦、稳定、电池的性能就越好。2.电池的容量大小。电池的容量和比容量：电池的容量电池在一定的放电制度下，所放出的电量C，可以用安时（Ah)表示。Ah表示1安培（A）电流放电1小时（h）。1.理论容量：理论容量是根据活性物质的重量按法拉第定律计算出的电量。理论容量的计算方法（举例说明）例如：设某电池中的负极为Zn，其重量为13.5克，求锌电极的理论容量

7、？电极反应：另外由法拉第定律知道，1克当量的活性物质可产生96500库仑的电量（96500/3600=26.8Ah)，也就是该有32.69克的Zn,就可以产生26.8Ah的电量，所以现在有13.5克的锌，理论上所能产生的电量应为：Q理=13.5/32.69×26.8=11.1Ah另外由于32.69克锌可产生26.8Ah的电量，故我们又可以得到：从反应式知锌的反应电子数为2，故1克当量的Zn应为65.38÷2=32.69克即理论上得到1Ah的电量，就需要消耗1.22克的锌或消耗1克锌就可得到0.82Ah

8、的电量。或26.8Ah/32.69克=0.82Ah/克通常把输出1Ah的电量，理论所需要的活性物质的量称为该物质的电化当量。有了电化当量，对理论电量的计算更为方便了。如上例：Q理=13.5/1.22=11.1Ah2.实际容量：实际容量指在一定的放电制下（放电方式,一定的电流密度和终止电压等），电池所能给出的电量。实际容量的计算：（1）若是恒电流放电（2）恒电阻放电由于恒电阻放电时，I是不断变化的，故QR要通过积分的方法计算：3.额定容量：额定容量是指在一