化学电源

化学电源
一、名词解释
1、自放电：电池开路时，在一定条件下，储存一段时间后，容量自行降低的性能。

2、不可逆硫酸盐化：是伏击活性物质在一定条件下生成坚硬而粗大的硫酸铅，它不同于铅在正常放电时生成的硫酸铅，几乎不溶解，所以在充电时很难或者不能转化为活性物质—海绵铅，是电池容量大大降低。

3、记忆效应：镉镍电池长期进行浅充放循环后再进行深放电时，表现出明显的容量损失和放电电压的下降，经数次全充放电循环后，电性能还可以得到恢复，这种现象称为记忆效应。

4、锌锰电池：锌锰电池是以锌为负极，二氧化锰为正极的电池系列。

5、燃料电池：燃料电池是等温地将燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的一种电化学的发电装置。

6、锂电池：以锂作为负积的化学电源体系称为锂电池。

7、锂离子电池：是锂二次电池基础上发展起来的一种离子嵌入式电池。

8、一次电池：一次电池也称为原电池，是指放点后不能用充电方法是它恢复到放电以前的状态的一类电池。

9、二次电池：二次电池也称为蓄电池，电池放点后可用充电方法使活性物质恢复到放电以前的状态，从而能够再次放电，充放电过程能反复进行。

10、活性物质：活性物质是指电池放电时通过化学反应能产生电能的电极材料。

11、氢镍电池：MH-Ni电池以金属氢化物为负极，氢化镍电极为正极，氢氧化钾溶液为电解液。

12、工作电压：电池的工作电压又称负载电压，放电电压是指有电流流过外电路时电池两极之间的电势差。

13、开路电压：电池的开路电压是两极间所连接的外线路处于断路时两极间的电势差。

14、终止电压：指电池放电时，电压下降到电池不宜再继续放电的最低工作电压值。

15、镉镍电池：镉镍电池正极采用镍的氧化物，负极采用金属镉，电解质采用氢氧化钾溶液。

16、化学电源：将化学反应产生的能量直接转化为电能的装置称为化学电源。

17、激活电池：储备电池也称为激活电池，在储存期间电解质或电极活性物质分离或电解质处于惰性状态，使用前注入电解质或其他方式使电池激活，电池立即开始工作。

18、循环寿命：在一定的充放电制度下，电池容量降到某一规定值之前电池所能承受的循环次数称为蓄电池的循环寿命。

19、电化学电容器：电化学电容器作为一种新型的储能装置，存储电能的原理是利用电极表面的双电层或生成的二维或准二维法拉第反应。

20、碱锰电池：以锌为负极，以二氧化锰为正极以氢氧化钾为电解液的电池。

21、液流电池：指电池的正极和负极物质均为液态式的氧化还原电对的一类电池，正负极活性物质分别放在两个容器内，电池工作时，分别通过循环泵进入电堆内发生
22、铅酸蓄电池：铅酸蓄电池的正极活性物质是二氧化铅，负极活性物质是海绵状金属铅，电解液是稀硫酸水溶液。

二、问答题
1、化学电源的组成部分
答：任何一个电源都应包括4个基本组成部分：电极、电解质、隔离物和外壳。

电极：正极：ZnO2、MnO2负极：Zn、Cd、Fe、Li、Na
电解质：有机溶剂、熔融盐、固体电解质
隔离物：绵纸、橡胶、尼龙布
外壳：金属、塑料、硬橡胶
2、电池Zn负极防自放电（腐蚀）的方法？
（1）采用锌合金，采用代汞缓蚀剂，保证原材料以及生产环境的清洁。

（2）无汞锌合金主要是为了提高锌的析氢超电势，以及改善锌的表面性能。

（3）代汞缓蚀剂通常用量很少，但缓蚀性很强，效果优异，实施工艺简便易行。

（4）各种原材料均要满足严格的清洁要求，生产环境和工艺过程也要避免杂质的引入。

3、密封式镉镍电池采取的措施
（1）负极的容量大于正极的容量；
（2）控制电解液用量；
（3）采用微孔隔膜；
（4）采用多孔薄型电极；
（5）采用反极保护；
（6）使用密封安全阀；
（7）正确使用维护电池。

4、化学电源按电解质分类
电解液为酸性水溶液的电池称为酸性电池，为碱性叫做碱性电池，为中性叫做中性电池，为有机电解质溶液称为有机电解质溶液电池，固体电解质电池，熔融盐电解质电池。

5、铅酸：负极：Pb+HSO4-→PbSO4+H++2e-
正极：PbO2+3H++HSO4-+2e-→PbSO4+2H2O
电池反应：Pb+PbO2+2H++2HSO4-→2PbSO4+2H2O
镉镍：负极：Cd+2OH-→Cd(OH)2+2e-
正极：2NiOOH+2e-+2H2O→2Ni(OH)2+2OH-
电池反应：Cd+2NiOOH+2H2O→2Ni(OH)2+Cd(OH)2
MH-Ni：负极：MH+OH-→M+H2O+e-
正极：NiOOH+H2O+e-→Ni(OH)2+OH-
电池反应：NiOOH+MH→Ni(OH)2+M
6、燃料电池和常规电池的区别
答：燃料电池与常规电池相似性在于燃料电池和常规电池都是电化学装置，都主要由阴极、阳极和电解质的基本结构组成。

并且都是通过电化学反应将物质的化学能直接转化为电能，但燃料电池作为一种新的发电方式，有与常规电池存在明显差别，这主要表现在常规电池的活性物质是作为电池的自身组成部分而存在的，即反应物储存在电池内部，因此常规电池本质是一种储能装置，所能获得的最大能量取决于电池本身所含的活性物质数量，而且常规电池在工作过程中迪娜记得活性物质不断消耗变化，因此电机和电池性能无法保持稳定，无论单次放电寿命还是循环寿命都很有限，而燃料电池本质是一种能量转化装置，它的燃料和氧化剂存储在电池外部，只要不间断的向燃料电池内部提供燃料和氧化剂，并同时排出反应物，就可以连续生产电能，而且燃料电池的电极工作过程中并不发生变化，原则上电池性能非常稳定，寿命是无限的，当然实际上，由于电池的组成部件的老化失效，燃料电池的使用寿命也有一定限制。

7、氢镍电池的优点
（1）能量密度高；
（2）与镉镍电池有互换性；
（3）可大电流快速放电
（4）低温性能好
（5）可做成密闭电池，耐过充，过放电能力强；
（6）环境相容性好，无毒，五环境污染，是绿色环保电池；
（7）无记忆效应。

8、储氢合金必须满足的条件
（1）电化学储氢能量大，且在较宽的温度范围内电化学容量变化小，平台压力适中，氧化物的声称热△H小于1.226×104 J/mol；
（2）储氢合金对氢的阳极氧化有电催化作用；
（3）在氢的阳极氧化电位范围内储氢合金有较强的抗氧化的能力；
（4）在碱性电解质溶液中，合金的化学性能稳定性好，耐腐蚀；
（5）在反复的充放电过程中，储氢材料的结构和性能保持稳定，电极寿命长；
（6）储氢合金具有良好的电和热的传导性；
（7）原材料来源丰富，价格便宜，无污染。

9、影响蓄电池寿命的因素
（1）活性表面积在充放电循环过程中不断减小，使工作电流密度上升，极化增大；
（2)电极上活性物质脱落或转移；
（3）在电池工作找中，某些电极材料发生腐蚀；
（4）在循环过程中电极上产生枝晶，造成电池内部短路；
（5）隔离物的损坏；
（6）活性物质晶形在充放电过程中发生改变，因而是活性降低。

10、记忆效应的消除方法
答：采用在调解法消除记忆效应，例如电池充电后，可以先用较大电流放电至电池电压1.0V，再用小电流使电池完全放电，然后进行全充放电，电池放电电压和放电容量可以提高。

11、锂离子电池正极活性物质的要求
（1）锂离子在嵌入化合物中应有较高的氧化还原电势，而且X值的变化对电势影响尽可能的小，从而保证输出电压高而稳定；
（2）应有做够多的位置接纳锂离子，以使电极具有足够高的容量；
（3）应有充分的离子通道，允许做够多的锂离子可逆地嵌入和脱落，从而保证电极过程的可逆性；
（4）离子和电子的嵌入和脱落过程对正极材料的影响尽可能小，以保证电池性能的稳定；（5）应具有较高的电子电导率和离子电导率，以减小极化和提高充放电电流；
（6）在整个充放电电压范围内，应具有较高的化学稳定性，不与电解质发生反应。

12、燃料电池按电解质分类
（1）碱性燃料电池，一般以碱性的氢氧化钾溶液的电解质；
（2）磷酸燃料电池，一浓磷酸为电解质；
（3）熔融碳酸盐燃料电池，以熔融的锂-钠碳酸盐为电解质；
（4）固体氧化物燃料电池，以氧离子导体氧化物为电解质；
（5）质子交换膜燃料电池，通常以全氟或部分氟化的磺酸型质子交换膜为电解质。