应用电化学课件第三章化学电源
合集下载
化学课件《化学电源》优秀ppt3 人教课标版
深入地了解电的来源。
发明电池的故事
一天，他拿出一块锡片和一枚银币，把这两种金属 放在自己的舌头上，然后叫助手将金属导线把它们连接
起来，为刹时了，纪他感念到满他嘴的的酸贡味献儿。，人们把电 压导线的接接计着通，的量他一将单瞬银间位币，和伏叫锡特做片感交到伏换满特了嘴位的，置咸简，味当。称助伏手将，金属 符号这V些。实验比证如明，我两们种金手属在电一筒定的里条的件下电就池能产的生 电电电 用流。压 压伏。是是特伏经特12过想.25反0，伏伏复只特实要特验能，。，把终我这于种们发电明流家了引里被出后来的人，电称就做能灯“大的伏有特作
94.对一个适度工作的人而言，快乐来自于工作，有如花朵结果前拥有彩色的花瓣。――[约翰·拉斯金] 95.没有比时间更容易浪费的,同时没有比时间更珍贵的了，因为没有时间我们几乎无法做任何事。――[威廉·班] 96.人生真正的欢欣，就是在于你自认正在为一个伟大目标运用自己；而不是源于独自发光.自私渺小的忧烦躯壳，只知抱怨世界无法带给你快乐。――[萧伯纳]
2 化学电源
发明电池的故事
伏特是意大利帕维亚大学的研究电学的物理学家。
家的一篇论文，说动物肌肉里贮存着电，可以用 金属接触肌肉把电引出来。看了这篇论文，伏特 非常兴奋，便决定亲自来做这个实验。他用许多 只活青蛙反复实验，终于发现，实际情况并不像 加伐尼所说的那样，而是两种不同的金属接触产 生的电流，才使蛙腿的肌肉充电而收缩。
87.当一切毫无希望时，我看着切石工人在他的石头上，敲击了上百次，而不见任何裂痕出现。但在第一百零一次时，石头被劈成两半。我体会到，并非那一击，而是前面的敲打使它裂开。――[贾柯·瑞斯] 88.每个意念都是一场祈祷。――[詹姆士·雷德非]
89.虚荣心很难说是一种恶行，然而一切恶行都围绕虚荣心而生，都不过是满足虚荣心的手段。――[柏格森] 90.习惯正一天天地把我们的生命变成某种定型的化石，我们的心灵正在失去自由，成为平静而没有激情的时间之流的奴隶。――[托尔斯泰]
发明电池的故事
一天，他拿出一块锡片和一枚银币，把这两种金属 放在自己的舌头上，然后叫助手将金属导线把它们连接
起来，为刹时了，纪他感念到满他嘴的的酸贡味献儿。，人们把电 压导线的接接计着通，的量他一将单瞬银间位币，和伏叫锡特做片感交到伏换满特了嘴位的，置咸简，味当。称助伏手将，金属 符号这V些。实验比证如明，我两们种金手属在电一筒定的里条的件下电就池能产的生 电电电 用流。压 压伏。是是特伏经特12过想.25反0，伏伏复只特实要特验能，。，把终我这于种们发电明流家了引里被出后来的人，电称就做能灯“大的伏有特作
94.对一个适度工作的人而言，快乐来自于工作，有如花朵结果前拥有彩色的花瓣。――[约翰·拉斯金] 95.没有比时间更容易浪费的,同时没有比时间更珍贵的了，因为没有时间我们几乎无法做任何事。――[威廉·班] 96.人生真正的欢欣，就是在于你自认正在为一个伟大目标运用自己；而不是源于独自发光.自私渺小的忧烦躯壳，只知抱怨世界无法带给你快乐。――[萧伯纳]
2 化学电源
发明电池的故事
伏特是意大利帕维亚大学的研究电学的物理学家。
家的一篇论文，说动物肌肉里贮存着电，可以用 金属接触肌肉把电引出来。看了这篇论文，伏特 非常兴奋，便决定亲自来做这个实验。他用许多 只活青蛙反复实验，终于发现，实际情况并不像 加伐尼所说的那样，而是两种不同的金属接触产 生的电流，才使蛙腿的肌肉充电而收缩。
87.当一切毫无希望时，我看着切石工人在他的石头上，敲击了上百次，而不见任何裂痕出现。但在第一百零一次时，石头被劈成两半。我体会到，并非那一击，而是前面的敲打使它裂开。――[贾柯·瑞斯] 88.每个意念都是一场祈祷。――[詹姆士·雷德非]
89.虚荣心很难说是一种恶行，然而一切恶行都围绕虚荣心而生，都不过是满足虚荣心的手段。――[柏格森] 90.习惯正一天天地把我们的生命变成某种定型的化石，我们的心灵正在失去自由，成为平静而没有激情的时间之流的奴隶。――[托尔斯泰]
化学电源课件
循环寿命
循环寿命：化学电源在多次充放电过程中能够保持性能和容量的时间长度。 循环寿命取决于电池的材料、结构和制造工艺，以及使用条件和环境因素。
长循环寿命的电池能够延长使用寿命，减少更换次数和维护成本。
内阻
01
02
03
内阻：化学电源内部所具有的 电阻，包括欧姆电阻和极化电 阻。
内阻的大小直接影响电池的充 放电性能和效率，内阻越大， 充放电效率越低。
目前，燃料电池广泛应用于汽车、航 天、船舶和发电站等领域。
燃料电池由燃料（如氢气、甲醇等） 、氧化剂（如氧气、空气等）和电极 （正负极）组成。
燃料电池的优点包括高效率、低污染 和低噪音等。
太阳能电池
太阳能电池是一种利用太阳能光子的 能量转换成电能的装置。
目前，太阳能电池广泛应用于光伏发 电站、太阳能热水器和太阳能灯等领 域。
降低内阻有助于提高电池的充 放电性能和效率，减少能量损 失。
自放电率
01
自放电率：化学电源在 不使用情况下，其存储 的能量自行损失的速度
。
02
自放电率取决于电池的 材料、结构和制造工艺 ，以及环境温度和湿度
等因素。
03
自放电率越低，电池的 长期存储性能越好，能 够保持更长时间的可用
容量。
04
化学电源的发展趋势
电动汽车的普及
随着环保意识的提高和技术的进步，电动汽车的市场份额将持续增长。化学电源作为电 动汽车的核心技术，将发挥关键作用，为电动汽车的长距离行驶和快速充电提供支持。
电池技术的改进
未来，电动汽车的续航里程和充电速度将通过改进电池技术得到提升。新型化学电源的 开发将满足更严格的性能要求，如更高的能量密度、更快的充电速度和更长的使用寿命
《化学电源》精美课件-PPT【人教版】
此燃料电池的下列说法中错误的是（ D）
A.通过甲烷的电极为电池的负极，通过氧气的电极 为正极
B.在标准状况下，每消耗5.6 L O2，需转移1moL 的电子
C.通过甲烷电极的电极反应为： CH4+10OH－－8e－ = CO32-+7H2O
D.放电一段时间后，溶液的pH升高
《 化学电 源》精 美课件- PPT【 人教版 】优秀 课件（ 实用教 材）
3、碱性锌-锰干电池
电池反应： Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 负极：
Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
正极：
2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH电解质：KOH
优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流 和连续放电
缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵
《 化学电 源》精 美课件- PPT【 人教版 】优秀 课件（ 实用教 材） 《 化学电 源》精 美课件- PPT【 人教版 】优秀 课件（ 实用教 材）
放电
Pb+PbO2+2H2SO4 充电 2PbSO4+2H2O
下列对铅蓄电池的说法中错误的是（ A ）
A.需要定期补充硫酸 B.工作时铅是负极，PbO2是正极。 C.工作时负极上发生的反应是：
PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4H++ SO42D.工作时电解质溶液的密度减小。
《 化学电 源》精 美课件- PPT【 人教版 】优秀 课件（ 实用教 材）
形形色色的电池
化学电池的分类
普通锌锰干电池
一次电池 碱性锌锰电池
A.通过甲烷的电极为电池的负极，通过氧气的电极 为正极
B.在标准状况下，每消耗5.6 L O2，需转移1moL 的电子
C.通过甲烷电极的电极反应为： CH4+10OH－－8e－ = CO32-+7H2O
D.放电一段时间后，溶液的pH升高
《 化学电 源》精 美课件- PPT【 人教版 】优秀 课件（ 实用教 材）
3、碱性锌-锰干电池
电池反应： Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 负极：
Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
正极：
2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH电解质：KOH
优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流 和连续放电
缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵
《 化学电 源》精 美课件- PPT【 人教版 】优秀 课件（ 实用教 材） 《 化学电 源》精 美课件- PPT【 人教版 】优秀 课件（ 实用教 材）
放电
Pb+PbO2+2H2SO4 充电 2PbSO4+2H2O
下列对铅蓄电池的说法中错误的是（ A ）
A.需要定期补充硫酸 B.工作时铅是负极，PbO2是正极。 C.工作时负极上发生的反应是：
PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4H++ SO42D.工作时电解质溶液的密度减小。
《 化学电 源》精 美课件- PPT【 人教版 】优秀 课件（ 实用教 材）
形形色色的电池
化学电池的分类
普通锌锰干电池
一次电池 碱性锌锰电池
应用电化学
Li离子电池的用途：
1。通讯，如手机； 2。电子器件，电脑等； 3。人造器官用电，如心脏起博器等。
精品课件文档，欢迎下载，下 载后可以复制编辑。
更多精品文档，欢迎浏览。
高速电主轴在卧式镗铣床上的应用 越来越 多，除 了主轴 速度和 精度大 幅提高 外，还 简化了 主轴箱 内部结 构，缩 短了制 造周期 ，尤其 是能进 行高速 切削， 电主轴 转速最 高可大10000r/min以 上。不 足之处 在于功 率受到 限制， 其制造 成本较 高，尤 其是不 能进行 深孔加 工。而 镗杆伸 缩式结 构其速 度有限 ，精度 虽不如 电主轴 结构， 但可进 行深孔 加工， 且功率 大，可 进行满 负荷加 工，效 率高， 是电主 轴无法 比拟的 。因此 ，两种 结构并 存，工 艺性能 各异， 却给用 户提供 了更多 的选择 。
现在，又开发了一种可更换式主轴 系统， 具有一 机两用 的功效 ，用户 根据不 同的加 工对象 选择使 用，即 电主轴 和镗杆 可相互 更换使 用。这 种结构 兼顾了 两种结 构的不 足，还 大大降 低了成 本。是 当今卧 式镗铣 床的一 大创举 。电主 轴的优 点在于 高速切 削和快 速进给 ，大大 提高了 机床的 精度和 效率。
应用电化学
§10.4 化学电源
一 、化学电源的特点
（1）能量转换效率高 （2） 污染相对较少 （3） 便于使用
二、 化学电源的性能指标
1、 化学电源的分类 2、 性能指标
1、化学电源分类
（1）燃料电池 又称为连续电池，一般以天然燃 料或其它可燃物质如氢气、甲醇、天然气、煤气等作 为负极的反应物质，以氧气作为正极反应物质组成燃 料电池。 （2）二次电池 又称为蓄电池。这种电池放电后 可以充电，使活性物质基本复原，可以重复、多次利 用。如常见的铅蓄电池和其它可充电电池等。
1。通讯，如手机； 2。电子器件，电脑等； 3。人造器官用电，如心脏起博器等。
精品课件文档，欢迎下载，下 载后可以复制编辑。
更多精品文档，欢迎浏览。
高速电主轴在卧式镗铣床上的应用 越来越 多，除 了主轴 速度和 精度大 幅提高 外，还 简化了 主轴箱 内部结 构，缩 短了制 造周期 ，尤其 是能进 行高速 切削， 电主轴 转速最 高可大10000r/min以 上。不 足之处 在于功 率受到 限制， 其制造 成本较 高，尤 其是不 能进行 深孔加 工。而 镗杆伸 缩式结 构其速 度有限 ，精度 虽不如 电主轴 结构， 但可进 行深孔 加工， 且功率 大，可 进行满 负荷加 工，效 率高， 是电主 轴无法 比拟的 。因此 ，两种 结构并 存，工 艺性能 各异， 却给用 户提供 了更多 的选择 。
现在，又开发了一种可更换式主轴 系统， 具有一 机两用 的功效 ，用户 根据不 同的加 工对象 选择使 用，即 电主轴 和镗杆 可相互 更换使 用。这 种结构 兼顾了 两种结 构的不 足，还 大大降 低了成 本。是 当今卧 式镗铣 床的一 大创举 。电主 轴的优 点在于 高速切 削和快 速进给 ，大大 提高了 机床的 精度和 效率。
应用电化学
§10.4 化学电源
一 、化学电源的特点
（1）能量转换效率高 （2） 污染相对较少 （3） 便于使用
二、 化学电源的性能指标
1、 化学电源的分类 2、 性能指标
1、化学电源分类
（1）燃料电池 又称为连续电池，一般以天然燃 料或其它可燃物质如氢气、甲醇、天然气、煤气等作 为负极的反应物质，以氧气作为正极反应物质组成燃 料电池。 （2）二次电池 又称为蓄电池。这种电池放电后 可以充电，使活性物质基本复原，可以重复、多次利 用。如常见的铅蓄电池和其它可充电电池等。
《高一化学化学电源》课件
从而形成电流。
电解池的工作原理
电解池是将电能转化为化学能 的装置，由电源、电解液和电 极组成。
当电流通过电解液时，阳极发 生氧化反应，阴极发生还原反 应，从而在两极之间形成电位 差。
电解池中的电极反应与原电池 相反，电流通过电解液时，电 解质溶液中的离子在电极上发 生氧化还原反应。
电池的电动势与能量转换
4. 连接灯泡
将灯泡连接到电池上，观察灯 泡是否发光。
1. 准备材料
确保所有材料都准备齐全，并 检查其质量。
3. 加入稀硫酸
在容器中加入适量的3%稀硫 酸，将铜片和锌片浸入其中。
5. 记录结果
记录实验过程中的现象和结果 。
实验结果与讨论
灯泡发光
如果灯泡发光，说明化学反应产生了电流，原电池工作正 常。
铅蓄电池
1859年，普兰特发明了铅 蓄电池，并被广泛应用于 汽车和电动车领域。
锂离子电池
1991年，索尼公司成功开 发出了锂离子电池，具有 高能量密度、无记忆效应 等优点。
新型化学电源的研究进展
固态电池
固态电池使用固态电解质代替了 传统的液态电解质，具有更高的
能量密度和安全性。
燃料电池
燃料电池通过氢气和氧气反应产生 电能，具有高效、环保、可再生的 特点。
料组成。
干电池的电压较低，通常为1.5伏 特，使用时间较短，适用于小型 电子设备如遥控器、计算器等。
干电池的优点是易于购买和使用 ，价格便宜，缺点是使用时间短
，容易漏液。
铅蓄电池
铅蓄电池是一种可充电的化学电源， 由铅、氧化铅和硫酸等材料组成。
铅蓄电池的优点是容量大、电压稳定 、使用寿命长，缺点是较重、充电时 间长、容易产生硫酸盐化现象。
电解池的工作原理
电解池是将电能转化为化学能 的装置，由电源、电解液和电 极组成。
当电流通过电解液时，阳极发 生氧化反应，阴极发生还原反 应，从而在两极之间形成电位 差。
电解池中的电极反应与原电池 相反，电流通过电解液时，电 解质溶液中的离子在电极上发 生氧化还原反应。
电池的电动势与能量转换
4. 连接灯泡
将灯泡连接到电池上，观察灯 泡是否发光。
1. 准备材料
确保所有材料都准备齐全，并 检查其质量。
3. 加入稀硫酸
在容器中加入适量的3%稀硫 酸，将铜片和锌片浸入其中。
5. 记录结果
记录实验过程中的现象和结果 。
实验结果与讨论
灯泡发光
如果灯泡发光，说明化学反应产生了电流，原电池工作正 常。
铅蓄电池
1859年，普兰特发明了铅 蓄电池，并被广泛应用于 汽车和电动车领域。
锂离子电池
1991年，索尼公司成功开 发出了锂离子电池，具有 高能量密度、无记忆效应 等优点。
新型化学电源的研究进展
固态电池
固态电池使用固态电解质代替了 传统的液态电解质，具有更高的
能量密度和安全性。
燃料电池
燃料电池通过氢气和氧气反应产生 电能，具有高效、环保、可再生的 特点。
料组成。
干电池的电压较低，通常为1.5伏 特，使用时间较短，适用于小型 电子设备如遥控器、计算器等。
干电池的优点是易于购买和使用 ，价格便宜，缺点是使用时间短
，容易漏液。
铅蓄电池
铅蓄电池是一种可充电的化学电源， 由铅、氧化铅和硫酸等材料组成。
铅蓄电池的优点是容量大、电压稳定 、使用寿命长，缺点是较重、充电时 间长、容易产生硫酸盐化现象。
2024版化学课件《化学电源》优秀ppt1说课
实验技能提升
通过实验操作，学生掌握了化学电源的组装、使用和测试方法，提高 了实验技能和动手能力。
问题解决能力
学生能够独立思考和解决问题，如分析化学电源性能差异的原因，提 出改进方案等。
团队协作与沟通能力
学生在小组实验中积极参与讨论和合作，提高了团队协作和沟通能力。
拓展延伸：相关前沿科技动态介绍
固态电池技术
01
铅蓄电池
由两组平行排列的栅状铅合金极板组成，正极板上的活性物质是二氧化
铅，负极板上的活性物质是海绵状纯铅。放电时，两极板上的活性物质
都转变为硫酸铅。
02
锂离子电池
以含锂的化合物作正极，如钴酸锂、锰酸锂等，负极采用石墨等碳素材
料。锂离子电池具有工作电压高、比能量大、自放电小、无记忆效应等
优点。
03
工作原理。
教学策略
采用讲解、示范、讨论、实验等 多种教学方法，引导学生积极参 与课堂活动，激发学生的学习兴
趣和主动性。
学生活动
设计实验探究原电池的工作原理， 分组讨论化学电源的应用和发展 趋势，培养学生的实践能力和创
新精神。
03
化学电源基本原理
原电池工作原理
01
02
03
氧化还原反应
原电池中的化学反应本质 上是氧化还原反应，其中 负极发生氧化反应，正极 发生还原反应。
结果分析
02
根据实验数据计算化学电源的性能参数，如电动势、内阻等。
分析实验结果与理论预测的差异及可能原因。
03
数据记录、结果分析及实验报告要求
1
讨论不同类型化学电源的性能特点和适用范围。
实验报告要求
2
3
实验报告应包括实验目的、原理、步骤、数据记 录、结果分析和结论等部分。
通过实验操作，学生掌握了化学电源的组装、使用和测试方法，提高 了实验技能和动手能力。
问题解决能力
学生能够独立思考和解决问题，如分析化学电源性能差异的原因，提 出改进方案等。
团队协作与沟通能力
学生在小组实验中积极参与讨论和合作，提高了团队协作和沟通能力。
拓展延伸：相关前沿科技动态介绍
固态电池技术
01
铅蓄电池
由两组平行排列的栅状铅合金极板组成，正极板上的活性物质是二氧化
铅，负极板上的活性物质是海绵状纯铅。放电时，两极板上的活性物质
都转变为硫酸铅。
02
锂离子电池
以含锂的化合物作正极，如钴酸锂、锰酸锂等，负极采用石墨等碳素材
料。锂离子电池具有工作电压高、比能量大、自放电小、无记忆效应等
优点。
03
工作原理。
教学策略
采用讲解、示范、讨论、实验等 多种教学方法，引导学生积极参 与课堂活动，激发学生的学习兴
趣和主动性。
学生活动
设计实验探究原电池的工作原理， 分组讨论化学电源的应用和发展 趋势，培养学生的实践能力和创
新精神。
03
化学电源基本原理
原电池工作原理
01
02
03
氧化还原反应
原电池中的化学反应本质 上是氧化还原反应，其中 负极发生氧化反应，正极 发生还原反应。
结果分析
02
根据实验数据计算化学电源的性能参数，如电动势、内阻等。
分析实验结果与理论预测的差异及可能原因。
03
数据记录、结果分析及实验报告要求
1
讨论不同类型化学电源的性能特点和适用范围。
实验报告要求
2
3
实验报告应包括实验目的、原理、步骤、数据记 录、结果分析和结论等部分。
高中化学精品课件化学电源
智能化和可穿戴设 备的发展
随着智能化和可穿戴设备的不 断发展，化学电源将更加注重 小型化、轻量化和柔性化等方 面的发展，例如通过采用柔性 电池等技术来满足可穿戴设备 的需求。
化学电源的挑战与机遇
01
安全问题
02
资源短缺
化学电源在发展过程中面临着安全问 题的挑战，例如电池热失控、电解液 泄漏等问题可能对人身安全和环境造 成危害，因此需要加强电池安全性的 研究和监管。
02 03
工作原理
锂离子电池通过锂离子在正负极之间往返迁移来储存和释放电能。在充 电过程中，锂离子从正极迁移到负极；在放电过程中，锂离子从负极迁 移到正极。
优缺点
锂离子电池具有能量密度高、自放电率低、无记忆效应等优点，但价格 较高且存在安全问题。
燃料电池
种类与构造
燃料电池是一种将燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。常见的燃料电池 包括氢氧燃料电池、甲醇燃料电池等。它们由阳极、阴极和电解质等部分组成。
电解质为固体氧化物，具有高 温操作、高离子导电性、可用 于直接碳燃料电池等特点。
光电解池
利用光能驱动电解反应，具有 节能环保、可再生能源利用等
特点。
04
化学电源的性能参数及评 价
化学电源的性能参数
电压
化学电源的两个电极之间的电势差，通常 用伏特（V）表示。
功率密度
单位体积或单位质量电源所能输出的最大 功率，用瓦/千克（W/kg）或瓦/升（ W/L）表示。
离子迁移
在外加电场的作用下，阳离子向阴 极迁移，阴离子向阳极迁移。
电流产生
通过电极反应和离子迁移，形成闭 合回路，从而产生电流。
电解池的构造与组成
01
阳极
应用电化学---第三章 化学电源
3．电流和反应速率 反应速率等于电流强度，可以直接从电流表 读出。电流的大小，就是充电或者放电速率 的大小。 由于电池存在内阻，当有电流流过时，电池 的放电电压下降，电极上的活性物质来不及 反应，使电池容量的下降。对于电池反应， 能承受的充、放电电流的大小反映了电池反 应的可逆性。为降低电极反映的极化、提高 电池所能承受的电流，电极一般做成多孔扩 散电极。
放电深度：电池放电量占其额定容量的百分 数。 理想的电池在整个放电过程中应该保持一个 恒定的工作电压，但大多数电池只有在较低 的放电深度时才保持平稳的工作电压。 放电深度大时电池能放出较多的容量，但考 虑到电池的工作性能，一般情况下电池放电 深度只为额定容量的20％一40％。
电池放电一段时间后搁臵时，开路电压会 上升。图3.2为电池连续放电和间隙放电时 的放电曲线。依图可见，间隙放电时的容 量要较连续放电时为大。特别当以大电流 放电时，间隙放电会使电池容量有较大的 提高。
给电池外加一负载并接通外电路时，外线 路中有电流通过，电池对外做电功，其工 作电压为：
Rp，RΩ分别是极化内阻和欧姆内阻，E，V 分别使电池电动势和电池工作电压
电池内阻R =Rp + RΩ ，
极化内阻是由于电化学极化和浓差极化而 引起的，所以极化内阻的大小与电极材料 的本质、电池的结构、制造工艺和工作电 流的大小等有关。为降低极化内阻，电极 一般做成多孔电极以提高电极的表面积， 并选择具有高交换电流密度的活性物质。
电池的负极一般选用较活泼的金属，而正 极一般选用金属氧化物，电极材料的选择 和评价原则前面已经介绍，后面还要针对 电池来具体讲授。表3.1列出了电池常用的 一些负极材料的性能。
添加剂：包括能提高电极导电性能的导电剂 (如金属粉和碳粉)、增加活性物质粘结力的 粘结剂(如聚四氟乙烯和聚乙烯)、延缓金属 电极腐蚀的缓蚀剂等。 集电器：由于活性物质通常是构成一种糊状 电极，需要用集电器来作为支持体，集电器 通常是一个金属栅板或导电的非金属棒(如碳 棒)，以提供电子传导的路线，集电器重量应 轻，化学稳定性应好。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
负极： Pb H2SO4 PbSO4 2H 2e(氧化）
正极： PbO2 H2SO4 2H 2e PbSO4 2H2O(还原）
总反应： PbO2 2H2SO4 Pb 2PbSO4 2H2O
由上 可知，铅酸蓄电池工作时，两极间的导电离子是H+和SO42--，电子从Pb负 极通过外回路流入PbO2正极，只要在两个电极和电解质溶液界面上不断地进行氧 化还原反应，则在外回路中就不断地有电流流过。另外，在电极上参加反应的物 质通常也叫活性物质。
2021年2月10日星期三
12
对于实用的电池来说，除了正极，负极和电解质外，还有隔膜，电池外壳 及其它一些配件。例如接线柱，汇流排（见下图），电池各部分的作用为：
1. 正极和负极 正极和负极的作用是参加电化学反应和导电。
负极通常都是由电位较负的金属承担。如：Zn、 Mn、Al、Cd、Fe······。它们本身都是还原剂，在放 电过程中被氧化，所以电池的负极也就是阳极；正 极通常是采用电位较正的金属或其它氧化物，例如 MnO2、PbO2······。它们都是氧化剂，在放电的过 程中被还原，放电时电池的正极也是阴极。
化学电源
2021年2月10日星期三
1
化学电源 参考书： 1. 《化学电源》 吕鸣祥等编著，天津大学出版社， 1992.9 2. 《铅酸蓄电池的原理与制造》卢国琦等编著，国防工业 出版社，1998
3. 《铅酸蓄电池技术》朱杜然等编著，机械工业出版社,1988 4. 《化学电源导论》张文保等编著，上海交大出版社，1992
一次电池的大量使用造成了资源的浪费，为了节约 资源，２０世纪８０～９０年代研究的重点是可重 复使用的二次电池，原有的一次电池也向二次电池 转向。为了保护环境及人体的健康，禁止在电池中 使用有害元素，尽管Ｃｄ-Ｎｉ电池性能优异，而且 技术不断成熟，却开发了取代它的ＭＨ-Ｎｉ电池。 汽车工业中大量使用的铅酸电池已经实现了密闭化 和免维护。
④．1895 年 琼格（Junger）发明Cd-Ni 电池 ⑤．1900 年 爱迪生（Edison）创制了Fe-Ni 蓄电池
2021年2月10日星期三
3
二十世纪四、五十年代以后电池发展更加迅速
60 年代：“双子星座”和“阿波罗”飞船应用培根 H2-O2 燃料电池 70 年代：中东战争 能源危机 燃料电池、钠硫电池、 锂－硫化铁电池得到广泛发展
2021年2月10日星期三
9
④随着各种便携性电子设备的广泛应用，电池的需求量 正在飞速增长，同时电池的性能也不断地提高和完善。
２０世纪９０年代，４Ｃ工业（计算机、移动电话、摄 像机和无线电动工具）的普及，日常生活对电池的需要 已经到了须臾不可分离的地步。因此有人预测，高性能 电池工业将是２１世纪最有前景的产业，因此电池的发 展必须能赶上电器用具的发展。现在各种形状、各种规 格、性能各异的电池在日常生活和生产的各个领域发挥 着不可替代的作用。
2021年2月10日星期三
2
一.化学电源的发展 化学电源是将物质化学反应产生的能量直接转换成 电能的一种装置。
①．1859 年 普朗克（Pantle） 试制成功化成式铅酸 电池
②．1868 年 勒克朗谢（Lelanche）研制成功以 NH4Cl 为电解液的Zn-MnO2 电池 ③．1888 年 加斯纳（Gassner）制出了Zn-MnO2 干 电池
80 年代：贮氢材料的突破 氢镍电池 90 年代：嵌入化合物 锂离子电池
2021年2月10日星期三
4
二.化学电源的应用：
航空航天飞行器：飞机、人造卫星、宇宙飞船等； 机动车辆：启动、点火、照明、动力； 大型发电站：调解电站； 医院、邮电通讯部门：应急电源； 便携式电子产品：移动电话、摄像机、手提电脑 等。
2021年2月10日星期三
6
②材料的开发利用大大促进了电池的进步
碱锰电池的改进得益于电解二氧化锰，而吸 氢材料促进了ＭＨ-Ｎｉ电池的兴起。锂离子电池 的开发有赖于碳素的研究，而导电聚合物材料的 研究很有可能大大改变固态电解质电池的面貌。
2021年2月10日星期三
7
③环保问题为电池的发展提出了新的要求源自2021年2月10日星期三
10
四. 化学电源基本知识 1.1化学电源的组成
化学电源是一种能把化学能直接转化为电能的装置，通常被称为电池。 在实现化学能 转变为电能的过程中，必须具备以下条件：
1. 在化学反映的过程中，电子的得失，必须分别在两个 不同的区域进行，即失电子氧化在负极，得电子还原在正极。
2021年2月10日星期三
13
2. 电解质
它有两个作用，一是参加电化学反应；二是保证电池内部电极间的导电， 这种导电与外回路不同，它是离子导电。
对有些电池而言，电解质只是参加电池反应的中间过程，而其本身并不消 耗（Zn－O2电池中的HOH)，但有些电池却要消耗电解质（铅酸蓄电池中的 H2SO4)。在设计电池时应注意到。
2021年2月10日星期三
8
为了应对未来可预料的能源危机和减少汽车尾气 污染，新型清洁电动汽车的研究成为全世界科学 工作者注目的焦点，目前已取得很大的进展。例 如国外已经开发出使用锌空气电池的微型汽车， 一次充电可行驶里程已达３００～４００ｋｍ； 而使用燃料电池，据称驱动５座小车最高时速可 达１４０ｋｍ以上，持续行驶超过４００ｋｍ。
2021年2月10日星期三
5
三. 电池的发展规律
①电池的发展与新型电器的开发和应用密切相关 。
２０世纪５０年代后各种低压电器的普及，特别是半 导体收音机的出现带动了干电池的发展。６０年代半 导体的广泛应用，促进了纸板电池的发展。７０年代 以后，ＬＥＤ、ＬＣＤ和ＣＭＯＳＩＣ计算机的出现， 促进了电池的微型化。 ９０年代以后，随着移动电话 的出现，ＭＨ-Ｎｉ电池逐渐完善和商品化，并出现了 高能量密度锂离子电池。
2. 化学变化过程中电子的传递，必须经过外回路。
3. 两极之间应具有离子导电性物质—电解质。所以，
一个电池不可缺少的组成部分应有：正极，负极，电解质，隔膜，电 池外壳及其它配件。
2021年2月10日星期三
11
例如铅酸蓄电池：正极PbO2，负极Pb，电解质，H2SO4，在工作时电极上 发 生如下反应：
正极： PbO2 H2SO4 2H 2e PbSO4 2H2O(还原）
总反应： PbO2 2H2SO4 Pb 2PbSO4 2H2O
由上 可知，铅酸蓄电池工作时，两极间的导电离子是H+和SO42--，电子从Pb负 极通过外回路流入PbO2正极，只要在两个电极和电解质溶液界面上不断地进行氧 化还原反应，则在外回路中就不断地有电流流过。另外，在电极上参加反应的物 质通常也叫活性物质。
2021年2月10日星期三
12
对于实用的电池来说，除了正极，负极和电解质外，还有隔膜，电池外壳 及其它一些配件。例如接线柱，汇流排（见下图），电池各部分的作用为：
1. 正极和负极 正极和负极的作用是参加电化学反应和导电。
负极通常都是由电位较负的金属承担。如：Zn、 Mn、Al、Cd、Fe······。它们本身都是还原剂，在放 电过程中被氧化，所以电池的负极也就是阳极；正 极通常是采用电位较正的金属或其它氧化物，例如 MnO2、PbO2······。它们都是氧化剂，在放电的过 程中被还原，放电时电池的正极也是阴极。
化学电源
2021年2月10日星期三
1
化学电源 参考书： 1. 《化学电源》 吕鸣祥等编著，天津大学出版社， 1992.9 2. 《铅酸蓄电池的原理与制造》卢国琦等编著，国防工业 出版社，1998
3. 《铅酸蓄电池技术》朱杜然等编著，机械工业出版社,1988 4. 《化学电源导论》张文保等编著，上海交大出版社，1992
一次电池的大量使用造成了资源的浪费，为了节约 资源，２０世纪８０～９０年代研究的重点是可重 复使用的二次电池，原有的一次电池也向二次电池 转向。为了保护环境及人体的健康，禁止在电池中 使用有害元素，尽管Ｃｄ-Ｎｉ电池性能优异，而且 技术不断成熟，却开发了取代它的ＭＨ-Ｎｉ电池。 汽车工业中大量使用的铅酸电池已经实现了密闭化 和免维护。
④．1895 年 琼格（Junger）发明Cd-Ni 电池 ⑤．1900 年 爱迪生（Edison）创制了Fe-Ni 蓄电池
2021年2月10日星期三
3
二十世纪四、五十年代以后电池发展更加迅速
60 年代：“双子星座”和“阿波罗”飞船应用培根 H2-O2 燃料电池 70 年代：中东战争 能源危机 燃料电池、钠硫电池、 锂－硫化铁电池得到广泛发展
2021年2月10日星期三
9
④随着各种便携性电子设备的广泛应用，电池的需求量 正在飞速增长，同时电池的性能也不断地提高和完善。
２０世纪９０年代，４Ｃ工业（计算机、移动电话、摄 像机和无线电动工具）的普及，日常生活对电池的需要 已经到了须臾不可分离的地步。因此有人预测，高性能 电池工业将是２１世纪最有前景的产业，因此电池的发 展必须能赶上电器用具的发展。现在各种形状、各种规 格、性能各异的电池在日常生活和生产的各个领域发挥 着不可替代的作用。
2021年2月10日星期三
2
一.化学电源的发展 化学电源是将物质化学反应产生的能量直接转换成 电能的一种装置。
①．1859 年 普朗克（Pantle） 试制成功化成式铅酸 电池
②．1868 年 勒克朗谢（Lelanche）研制成功以 NH4Cl 为电解液的Zn-MnO2 电池 ③．1888 年 加斯纳（Gassner）制出了Zn-MnO2 干 电池
80 年代：贮氢材料的突破 氢镍电池 90 年代：嵌入化合物 锂离子电池
2021年2月10日星期三
4
二.化学电源的应用：
航空航天飞行器：飞机、人造卫星、宇宙飞船等； 机动车辆：启动、点火、照明、动力； 大型发电站：调解电站； 医院、邮电通讯部门：应急电源； 便携式电子产品：移动电话、摄像机、手提电脑 等。
2021年2月10日星期三
6
②材料的开发利用大大促进了电池的进步
碱锰电池的改进得益于电解二氧化锰，而吸 氢材料促进了ＭＨ-Ｎｉ电池的兴起。锂离子电池 的开发有赖于碳素的研究，而导电聚合物材料的 研究很有可能大大改变固态电解质电池的面貌。
2021年2月10日星期三
7
③环保问题为电池的发展提出了新的要求源自2021年2月10日星期三
10
四. 化学电源基本知识 1.1化学电源的组成
化学电源是一种能把化学能直接转化为电能的装置，通常被称为电池。 在实现化学能 转变为电能的过程中，必须具备以下条件：
1. 在化学反映的过程中，电子的得失，必须分别在两个 不同的区域进行，即失电子氧化在负极，得电子还原在正极。
2021年2月10日星期三
13
2. 电解质
它有两个作用，一是参加电化学反应；二是保证电池内部电极间的导电， 这种导电与外回路不同，它是离子导电。
对有些电池而言，电解质只是参加电池反应的中间过程，而其本身并不消 耗（Zn－O2电池中的HOH)，但有些电池却要消耗电解质（铅酸蓄电池中的 H2SO4)。在设计电池时应注意到。
2021年2月10日星期三
8
为了应对未来可预料的能源危机和减少汽车尾气 污染，新型清洁电动汽车的研究成为全世界科学 工作者注目的焦点，目前已取得很大的进展。例 如国外已经开发出使用锌空气电池的微型汽车， 一次充电可行驶里程已达３００～４００ｋｍ； 而使用燃料电池，据称驱动５座小车最高时速可 达１４０ｋｍ以上，持续行驶超过４００ｋｍ。
2021年2月10日星期三
5
三. 电池的发展规律
①电池的发展与新型电器的开发和应用密切相关 。
２０世纪５０年代后各种低压电器的普及，特别是半 导体收音机的出现带动了干电池的发展。６０年代半 导体的广泛应用，促进了纸板电池的发展。７０年代 以后，ＬＥＤ、ＬＣＤ和ＣＭＯＳＩＣ计算机的出现， 促进了电池的微型化。 ９０年代以后，随着移动电话 的出现，ＭＨ-Ｎｉ电池逐渐完善和商品化，并出现了 高能量密度锂离子电池。
2. 化学变化过程中电子的传递，必须经过外回路。
3. 两极之间应具有离子导电性物质—电解质。所以，
一个电池不可缺少的组成部分应有：正极，负极，电解质，隔膜，电 池外壳及其它配件。
2021年2月10日星期三
11
例如铅酸蓄电池：正极PbO2，负极Pb，电解质，H2SO4，在工作时电极上 发 生如下反应：