锂离子电池PPT课件
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锂离子电池原理介绍课件.pptx
LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2+LixC6
➢充电要求：额定电流1C/3，最大持续90A，峰值200A（30S）。
2024/10/9
1.2放电原理
➢ 锂电池充电原理：当电池放电时，形成阳极的碳材料中的锂离子经 过隔膜移动到阴极材料（锂化合物）中，一个放电电流过。。
放电正极上发生的反应为 Li1-xFePO4+ xLi ++ xe- →LiFePO4 放电负极上发生的反应为
2.3负极
➢负极——活性物质为石墨，或近似石墨结构的碳，导 电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。
三、锂电池分类
圆柱离子电池
方形锂离子电池
软包离子电池
锂离子电池
纽扣锂离子电池
2024方法：按电池外观尺寸宽、厚、长 1、圆柱型18650型号，就是指电芯直径18mm长65mm。 2、方形锂离子383450型号，就是指电芯实体部分宽34mm厚3.8mm长50mm。 3、聚合物（软包）383450型号，就是指电芯实体部分宽34mm厚3.8mm长50mm。
3.8mm 18m m
65m m
圆柱型18650电芯 2024/10/9
50mm
34mm
方形锂离子383450电芯
50mm
34mm
3.8mm
聚合物（软包）383450
四、锂电池特性
A B C
D
2024/10/9
过充电危险：过充超过电池电压上限，会 导致电池内部温度过高，会引起电池燃烧 爆炸。 过。放电危险：锂电池内部存储电能是靠电 化学一种可逆的化学变化实现的，过度的 放电会导致这种化学变化有不可逆的反应 发生，因此锂电池最怕过放电，一旦放电 电压低于2.7V，将可能导致电池报废。
➢充电要求：额定电流1C/3，最大持续90A，峰值200A（30S）。
2024/10/9
1.2放电原理
➢ 锂电池充电原理：当电池放电时，形成阳极的碳材料中的锂离子经 过隔膜移动到阴极材料（锂化合物）中，一个放电电流过。。
放电正极上发生的反应为 Li1-xFePO4+ xLi ++ xe- →LiFePO4 放电负极上发生的反应为
2.3负极
➢负极——活性物质为石墨，或近似石墨结构的碳，导 电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。
三、锂电池分类
圆柱离子电池
方形锂离子电池
软包离子电池
锂离子电池
纽扣锂离子电池
2024方法：按电池外观尺寸宽、厚、长 1、圆柱型18650型号，就是指电芯直径18mm长65mm。 2、方形锂离子383450型号，就是指电芯实体部分宽34mm厚3.8mm长50mm。 3、聚合物（软包）383450型号，就是指电芯实体部分宽34mm厚3.8mm长50mm。
3.8mm 18m m
65m m
圆柱型18650电芯 2024/10/9
50mm
34mm
方形锂离子383450电芯
50mm
34mm
3.8mm
聚合物（软包）383450
四、锂电池特性
A B C
D
2024/10/9
过充电危险：过充超过电池电压上限，会 导致电池内部温度过高，会引起电池燃烧 爆炸。 过。放电危险：锂电池内部存储电能是靠电 化学一种可逆的化学变化实现的，过度的 放电会导致这种化学变化有不可逆的反应 发生，因此锂电池最怕过放电，一旦放电 电压低于2.7V，将可能导致电池报废。
锂离子电池 ppt课件
类别 钴酸锂 锰酸锂 安全 比容量 循环寿 电压 材料 性能 mAh/ 命/次 平台 成本 g 差 较好 较好 很好 145 105 160 150 ＞500 ＞ 500 ＞800 ＞ 1500 目前，磷酸铁锂材料最适合制作大型动力电池，已成为世界各国竞相研究 和开发的重要方向。
ppt课件 7
所占成 本比重 40% 25%
ppt课件 5
正极材料的要求
1. 具有较高的氧化还原电位，使
电池输出电压高 2. 可利用活性物质高，容量高 3. 充放电过程中，结构稳定 4. 氧化还原电位变化小 5. 化学稳定性好，与电解质反应 小 6. 较高的电子和离子导电率，大 电流充放电性能好 7. 价格便宜，对环境无污染
ppt课件 6
几种正极材料应用优劣势比较
ppt课件 19
聚合物锂离子电池
（1）固体聚合物电解质锂离子电池
（2）凝胶聚合物电解质锂离子电池 （3）聚合物正极材料的锂离子电池
由于用固体电解质代替了液体电解质 , 与液态锂离子电池 相比，聚合物锂离子电池具有可薄形化、任意面积化与任 意形状化等优点，也不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的 问题，因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳，从而可以 提高整个电池的比容量；聚合物锂离子电池还可以采用高 分子作正极材料，其质量比能量将会比目前的液态锂离子 电池提高50％以上。
1.
ppt课件 9
常见负极材料
电极电动势
比容量
ppt课件
10
金属锂负极
由于锂在溶解沉积的过程中生成枝晶，导致电极的 表面积不断增大，新增加的表面由于生成 SEI 膜导 致与集体的接触不良，因此锂的溶解沉积效率较低。
充电前
ppt课件
充电后
11
ppt课件 7
所占成 本比重 40% 25%
ppt课件 5
正极材料的要求
1. 具有较高的氧化还原电位，使
电池输出电压高 2. 可利用活性物质高，容量高 3. 充放电过程中，结构稳定 4. 氧化还原电位变化小 5. 化学稳定性好，与电解质反应 小 6. 较高的电子和离子导电率，大 电流充放电性能好 7. 价格便宜，对环境无污染
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几种正极材料应用优劣势比较
ppt课件 19
聚合物锂离子电池
（1）固体聚合物电解质锂离子电池
（2）凝胶聚合物电解质锂离子电池 （3）聚合物正极材料的锂离子电池
由于用固体电解质代替了液体电解质 , 与液态锂离子电池 相比，聚合物锂离子电池具有可薄形化、任意面积化与任 意形状化等优点，也不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的 问题，因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳，从而可以 提高整个电池的比容量；聚合物锂离子电池还可以采用高 分子作正极材料，其质量比能量将会比目前的液态锂离子 电池提高50％以上。
1.
ppt课件 9
常见负极材料
电极电动势
比容量
ppt课件
10
金属锂负极
由于锂在溶解沉积的过程中生成枝晶，导致电极的 表面积不断增大，新增加的表面由于生成 SEI 膜导 致与集体的接触不良，因此锂的溶解沉积效率较低。
充电前
ppt课件
充电后
11
《锂离子电池》课件
安全性能与环境影响
安全性能
锂离子电池的安全性能是其应用领域的重要考量因素。由于锂离子电池内部存在 可燃物质，不当使用或过充过放可能导致电池起火或爆炸。因此，提高锂离子电 池的安全性能是技术发展的重要方向。
环境影响
锂离子电池在使用和处理过程中可能对环境产生一定影响。主要包括废旧电池处 理问题、电解液泄漏和重金属元素释放等。因此，发展环保型的锂离子电池技术 也是当前的重要研究方向。
能量密度与功率密度
能量密度
锂离子电池的能量密度是指单位体积或质量所存储的电能，是衡量电池储能能 力的重要指标。提高能量密度是锂离子电池技术发展的重要方向。
功率密度
锂离子电池的功率密度是指单位体积或质量所输出的电能，是衡量电池快速充 放电能力的重要指标。提高功率密度有助于提升电动汽车等设备的加速性能和 响应速度。
为锂离子电池产业提供更广阔的发展空间。
06
锂离子电池的挑战与解决 方案
锂离子电池的安全问题与解决方案
总结词
锂离子电池的安全问题是当前面临的重要挑 战，包括过热、过充、短路等情况下的安全 隐患。
详细描述
为了解决锂离子电池的安全问题，需要采取 一系列措施，如改进电池设计、提高电池管 理系统智能化水平、加强生产工艺控制等。 此外，研发新型安全材料也是重要的研究方
工作原理
锂离子电池通过锂离子在正负极之间的迁移实现电能的储存和释放。充电时，锂离子从正极脱出，通过电解液和 隔膜迁移到负极并嵌入；放电时，锂离子从负极脱出，通过电解液和隔膜迁移到正极并嵌入，同时电子通过外电 路传递形成电流。
锂离子电池的种类
01
02
03
根据正极材料
钴酸锂、磷酸铁锂、三元 材料等。
根据用途
《锂离子电池》课件
指电池在特定条件下可以储存的电量，通常以毫安时（mAh）或安时（Ah）为 单位。
能量密度
表示电池每单位重量或体积所能储存的能量，单位为瓦时每千克（Wh/kg）或瓦 时每升（Wh/L）。
电池的循环寿命与自放电率
循环寿命
指电池在特定充放电条件下能够维持 性能参数的时间，通常以充放电循环 次数来表示。
自放电率
通过掺杂金属离子或进行表面改性 ，可以改善正极材料的电化学性能 和循环稳定性。
负极材料的制备
负极材料的选择
常用的负极材料包括石墨、硅基材料 、钛酸锂等，选择合适的负极材料对 电池性能至关重要。
表面处理与改性
通过表面涂覆、化学处理、物理气相 沉积等方法对负极材料进行改性，以 提高其电化学性能和循环稳定性。
装配工艺流程
电池的装配工艺流程包括正负极片的切割、涂布、碾压、制片、装 配等环节，每个环节都需要严格的质量控制和工艺参数的优化。
电池的性能测试
电池装配完成后需要进行性能测试，如电化学性能测试、安全性能测 试等，以确保电池的质量和可靠性。
04 锂离子电池的性能参数与 测试
电池的容量与能量密度
电池容量
合成方法
负极材料的合成方法与正极类似，也 有多种方法可供选择，如固相法、化 学气相沉积法、电化学沉积法等。
电解液的制备
电解液的组成
锂离子电池电解液主要由 有机溶剂、锂盐和其他添 加剂组成。
电解液的制备方法
电解液的制备方法包括直 接混合法、共沸精馏法、 离子交换法等。
电解液的性能要求
电解液需要具有良好的离 子导电性、化学稳定性、 电化学稳定性以及安全性 等。
表示电池在不使用情况下，电量自行 减少的速度，通常以每月电量减少的 百分比来表示。
能量密度
表示电池每单位重量或体积所能储存的能量，单位为瓦时每千克（Wh/kg）或瓦 时每升（Wh/L）。
电池的循环寿命与自放电率
循环寿命
指电池在特定充放电条件下能够维持 性能参数的时间，通常以充放电循环 次数来表示。
自放电率
通过掺杂金属离子或进行表面改性 ，可以改善正极材料的电化学性能 和循环稳定性。
负极材料的制备
负极材料的选择
常用的负极材料包括石墨、硅基材料 、钛酸锂等，选择合适的负极材料对 电池性能至关重要。
表面处理与改性
通过表面涂覆、化学处理、物理气相 沉积等方法对负极材料进行改性，以 提高其电化学性能和循环稳定性。
装配工艺流程
电池的装配工艺流程包括正负极片的切割、涂布、碾压、制片、装 配等环节，每个环节都需要严格的质量控制和工艺参数的优化。
电池的性能测试
电池装配完成后需要进行性能测试，如电化学性能测试、安全性能测 试等，以确保电池的质量和可靠性。
04 锂离子电池的性能参数与 测试
电池的容量与能量密度
电池容量
合成方法
负极材料的合成方法与正极类似，也 有多种方法可供选择，如固相法、化 学气相沉积法、电化学沉积法等。
电解液的制备
电解液的组成
锂离子电池电解液主要由 有机溶剂、锂盐和其他添 加剂组成。
电解液的制备方法
电解液的制备方法包括直 接混合法、共沸精馏法、 离子交换法等。
电解液的性能要求
电解液需要具有良好的离 子导电性、化学稳定性、 电化学稳定性以及安全性 等。
表示电池在不使用情况下，电量自行 减少的速度，通常以每月电量减少的 百分比来表示。
《锂离子电池介绍》课件
02
锂离子电池的组成
正极材料
01
02
03
04
作用
正极材料是锂离子电池的重要 组成部分，主要负责存储和释
放能量。
常见种类
包括三元材料、钴酸锂、磷酸 铁锂等。
特点
具有较高的能量密度、循环寿 命长、自放电率低等特点。
应用
广泛应用于电动汽车、混合动 力汽车、手机、笔记本电脑等
领域。
负极材料
作用
负极材料是锂离子电池 的另一个重要组成部分 ，主要负责存储锂离子
VS
详细描述
电池组装通常在洁净的环境中进行，以确 保产品质量。组装过程包括将正负极片叠 放在一起，中间夹上隔膜，然后注入电解 液。最后，通过封装形成完整的电池。电 池的封装形式有多种，如圆柱形、扁平型 和棱柱形等。
电池测试
总结词
电池测试是确保电池性能和质量的重要环节 ，包括电性能测试、安全性能测试和循环寿 命测试等。
电极制备
总结词
电极制备是将正负极材料涂布在金属箔上，形成集流体和活 性物质的结构。
详细描述
电极制备过程中，首先将正负极材料与粘结剂混合，制成浆 料。然后，将浆料涂布在金属箔上，经过干燥和碾压，形成 电极片。电极片的质量直接影响电池的电化学性能和生产成 本。
电池组装
总结词
电池组装是将正负极片、隔膜和电解液 等组件组装在一起，形成完整的电池结 构。
回收与环保问题
总结词
锂离子电池回收和环保问题亟待解决
详细描述
锂离子电池中含有有毒有害物质，如钴、镍 等重金属和有机溶剂等。这些物质对环境和 人体健康造成潜在威胁。同时，锂离子电池 回收技术尚不成熟，回收率较低，也给环保
带来压力。
锂离子电池ppt
Page 18
4.电解质
2015年，全球电解液整体产量为11.1万吨，同比增长34.3%；中国电 解液产量为6.9万吨，同比增长52.7%；从增长速度来看，中国电解液产 量的增长速度明显高于全球。
Page 19
电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料 组成，在一定条件下，按一定比例配制而成的，其中电解质在电解液成 本中比重最大，也是电解液中技术壁垒最高的环节。
锂离子电池
纲要
1.介绍 2.正极材料
3.负极材料
4.电解质材料 5.隔膜材料
Page 2
1.介绍
锂离子电池结构组成
Page 3
工作原理
锂离子电池是一种以 Li+ 在正负极入 嵌和脱嵌来回循环的二次储能电池。 正极一般采用插锂化合物（右图以 LiCoO2为例），负极目前广泛使用石墨层 间锂化合物 LixC6 ，电解质主要是 LiPF6 、 LiClO4等有机溶剂，溶剂分为碳酸乙烯酯 EC 、碳酸丙烯酯 PC 、碳酸二甲酯 DMC 和氯 碳酸酯ClMC。 充电时， Li+ 从正极脱出，经过电解 质嵌入到负极，此过程中伴随电子从正极 沿外电路到达负极，保持正负极电荷平衡； 放电时， Li+ 从负极脱嵌，经电解质回归 正极，同时电子从外电路经负载返回，故 可以看做是一个可逆过程。所以一般要求 Li+ 在正负极来回入嵌、脱嵌过程中正负 极材料晶体结构不会发生明显变化，而只 引起材料层间距的变化。
单层 PE 25 21
单层 PE 25 26
离子阻抗/Ω cm2
2.23
2.55
1.36
1.85
2.66
2.56
孔隙率/% 熔化温度/℃
《锂离子电池介绍》课件
性能有重要影响。
发展趋势
寻找高比容量、高稳定 性、低成本的负极材料
是当前的研究重点。
电解液
作用
电解液在锂离子电池中起到传 输锂离子的作用，是电池内部
电荷转移的媒介。
种类
主要包括有机电解液和无机电 解液。
性能特点
电解液的离子电导率、电化学 稳定性、闪点等对电池的安全 性能和使用寿命有重要影响。
发展趋势
安全问题
锂离子电池在过充、过放、高温等条件下可能发生燃烧或爆炸，对使用者和环境造成威 胁。
解决方法
采用高安全性的材料，如阻燃电解质和高温稳定的正负极材料。同时，加强电池管理系 统，防止电池过充和过放，并实时监测电池温度和电压，确保电池在安全范围内工作。
锂离子电池的回收与再利用问题
回收与再利用问题
随着锂离子电池的大规模应用，废旧电池的处理和资源回收成为了一个重要的问题。
锂离子电池的种类
圆柱形锂离子电池
常见于电子产品，如手机、笔记本电 脑等。
方形锂离子电池
扣式锂离子电池
常用于小型电子设备，如手表、计算 器等。
适用于电动汽车、储能系统等领域。
锂离子电池的应用领域
01
02
03
电子产品
由于其高能量密度和较长 的使用寿命，锂离子电池 广泛应用于手机、笔记本 电脑等电子产品。
开发新型电解液体系以提高电 池性能和安全性是当前的研究
重点。
隔膜
作用
隔膜在锂离子电池中起到隔离正负极，防止 短路的作用，同时允许锂离子的通过。
性能特点
隔膜的孔径、孔隙率、透气性等对电池的充 放电性能和使用寿命有重要影响。
种类
主要包括聚烯烃隔膜和聚酯隔膜等。
发展趋势
发展趋势
寻找高比容量、高稳定 性、低成本的负极材料
是当前的研究重点。
电解液
作用
电解液在锂离子电池中起到传 输锂离子的作用，是电池内部
电荷转移的媒介。
种类
主要包括有机电解液和无机电 解液。
性能特点
电解液的离子电导率、电化学 稳定性、闪点等对电池的安全 性能和使用寿命有重要影响。
发展趋势
安全问题
锂离子电池在过充、过放、高温等条件下可能发生燃烧或爆炸，对使用者和环境造成威 胁。
解决方法
采用高安全性的材料，如阻燃电解质和高温稳定的正负极材料。同时，加强电池管理系 统，防止电池过充和过放，并实时监测电池温度和电压，确保电池在安全范围内工作。
锂离子电池的回收与再利用问题
回收与再利用问题
随着锂离子电池的大规模应用，废旧电池的处理和资源回收成为了一个重要的问题。
锂离子电池的种类
圆柱形锂离子电池
常见于电子产品，如手机、笔记本电 脑等。
方形锂离子电池
扣式锂离子电池
常用于小型电子设备，如手表、计算 器等。
适用于电动汽车、储能系统等领域。
锂离子电池的应用领域
01
02
03
电子产品
由于其高能量密度和较长 的使用寿命，锂离子电池 广泛应用于手机、笔记本 电脑等电子产品。
开发新型电解液体系以提高电 池性能和安全性是当前的研究
重点。
隔膜
作用
隔膜在锂离子电池中起到隔离正负极，防止 短路的作用，同时允许锂离子的通过。
性能特点
隔膜的孔径、孔隙率、透气性等对电池的充 放电性能和使用寿命有重要影响。
种类
主要包括聚烯烃隔膜和聚酯隔膜等。
发展趋势
《锂离子电池》课件
锂离子电池的未来发展趋势
1
提高电池的能量密度
研发新型电池材料和技术，提高电池
加强电池安全措施
2
的能量密度，以满足不断增长的能源 需求。
改进电池结构和管理系统，提高电池
的安全性，预防火灾和爆炸等安全事
故。
3
发展可回收的电池材料
研究和应用可回收的电池材料，减少
对有限资源的依赖，实现可持续发展。
探究新型电池结构
锂离子电池的优势和劣势
优势
1. 高能量密度 2. 长寿命 3. 环保
劣势
1. 成本高 2. 安全性问题
锂离子电池应用领域
1 电子产品领域
锂离子电池广泛应用于手机、平板电脑、笔记本电脑等便携式设备。
2 电动汽车领域
锂离子电池是电动汽车的主要动力源，具有高能量密度和长续航里程。
3 其他领域
锂离子电池还应用于储能系统、航空航天等领域，为各个行业提供可靠的能源解决方案。
vehicles (EVs). Energy Storage Materials, 2019, 16: 246-266. 3. Goodenough, J. B., et al. Lithium-ion batteries. Journal of the
American Chemical Society, 2019, 141(22): 8829-8832.
《锂离子电池》PPT课件
锂离子电池是一种先进的电池技术，具有高能量密度、长寿命和环保等优势。 本课件将介绍锂离子电池的定义、工作原理、应用领域和未来发展趋势。
锂离子电池的定义和发展历程
定义
锂离子电池是一种以锂离子在正负极材料中嵌入和脱出的化学反应来实现电能转换的装置。
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用途最广的电池 － 碱锰电池
现代碱锰电池的结构如图 :
31
电池的发展历史
锌银电池
1941年，法国的Herri Andre 发表了锌银电池的实用性论文并 于1943年获得了美国专利。锌银 电池内阻小、放电功率大、电性 能稳定、比能量高，多用于电子 、通信、航空航天、国防等领域 。
32
电池的发展历史
23
电池的发展历史
电池的诞生－福特电堆
24
电池的发展历史
丹尼尔电池
1836年，英国的John F. Daniell 对伏特电堆进行了改良，解决 了电池极化问题，制造出第一个能保持平衡电流的锌─铜电池，又 称丹尼尔电池。它是第一个能够长时间工作的实用电池。
25
电池的发展历史
丹尼尔电池
26
电池的发展历史
28
电池的发展历史
干电池
现代干电池的基本结构示 意图
29
电池的发展历史
用途最广的电池 － 碱锰电池
1945年，电解二氧化锰的使用，又极大地提高了锌锰电池的各 项性能；1950年，Hesbert制成了第一个商品化的碱性锌锰电池。 现在，世界上产量最大、用途最广的一次电池即为高性能碱锰电池 。
30
电池的发展历史
内容简介
• 电化学入门 • 电池简史 • 锂离子电池基础知识
1
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简介
• 电化学研究对象 • 基本概念 • 法拉第定律 • 电解质溶液 • 可逆电池的电动势 • 电化学的应用
返回 20
电池的发展历史
21
电池的发展历史
电池的诞生－福特电堆
1791年，意大利的Luigi Galvani 发现了以金属片接触青蛙 肌肉时，有收缩的现象的发生， 当时他误以为此现象为青蛙肌肉 所产生的动物电流所致。
22
电池的发展历史
电池的诞生－福特电堆
1799年，意大利的Alessandro Volta 为了说明了该现象实际上是因不同金属片 间的电位差透过青蛙肌肉作为电解液而产 生的电流所致，将许多锌片与银片之间垫 上浸透盐水的绒布或纸片，平叠起来，成 功的制成了世界上第一个电池──伏特电 堆。
16
电解池示意图
总反应: Zn2+(aq) + Cu(s) → Zn(s) + Cu2+(aq) 17
电化学应用
1、电解 精炼和冶炼； 电解法合成； 电镀及氧化着色；
2、电池 广泛应用于交通、宇航、照明、通讯
、生化和医疗等方面。
3、电化学分析 4、生物电化学及传感器
18
二、电池简史
19
简介
• 电池的发展历史 • 电池的分类 • 各类电池性能比较
导体）作电极插入电解质溶液中 • 两电极相连形成闭合电路
13
原电池示意图
14
原电池电子流动
e¯
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2 e¯
Cu2+(aq) + 2 e¯→ Cu(s)
总反应: Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s) 15
可逆电池
电解池：
在外电路中并联有一个有一定电压的外电源，则有电流从外加电 源流入电池，迫使电池中发生化学变化，此时电能就转变为化学能，该 电池就称为电解池。
二次电池的起源 －铅蓄电池
1859年，法国的Plante发明出用铅做电极的电池。这种电池能 够充电，可以反复使用，所以称它为铅蓄电池。这就是现代二次电 池的起源。 20世纪70年度，又出现了新型的阀控密封铅酸电池。
33
电池的发展历史
二次电池的起源 －铅蓄电池
Pb(s) + PbO2(s) + H2SO4(aq) ↔ 2 PbSO4(s) + H2O(l) 34
电池的发展历史
长寿的电池 － 镍镉电池
1898年，瑞典Jungner发明了镍镉电池；1901年，他取得了制造 袋式镍镉电池的瑞典专利，该电池很快地占据了当时的欧洲市场。在 近百年的发展中，镍镉电池经历了两次重大变革：一是电极结构由有 极板盒（袋式、管式）发展成为无极板盒（涂覆、烧结）电极；二是 1947年，法国的Neumann首先将电池结构由开口式发展成为密封结 构。镍镉电池寿命长、维护方便，能够满足多种使用要求。
返回 4
电化学研究对象
电化学主要是研究电能和化学能之间的相互转化及转 化过程中有关规律的科学。
电解
电能
电池
化学能
5
基本概念
正极 负极
电势高的电极称为正极，电流从正 极流向负极。在原电池中正极是阴 极；在电解池中正极是阳极。
电势低的电极称为负极，电子从负 极流向正极。在原电池中负极是阳 极；在电解池中负极是阴极。
6
基本概念
阴极 阳极
发生还原作用的极称为阴极，在原 电池中，阴极是正极；在电解池中 ，阴极是负极。
发生氧化作用的极称为阳极，在原 电池中，阳极是负极；在电解池中 ，阳极是正极。
7
法拉第定律
在电极界面上发生化学变化物质的质量与通入的电量 成正比。
mnMzQ FM
m － 电极上反应物的质量； n － 电极上反应物的物质的量 ； Q － 通入的电量； Z － 电子的得失数； M － 电极上反应物的摩尔质量; F － 法拉第常数,其数值 F＝9.648456×104 C／mol
L L L m
m,+
m,
10
可逆电池
电化学与热力学的联系：
11
可逆电池
构成可逆电池的必要条件：
原电池 电解池
化学反应可逆 能量变化可逆
12
可逆电池
原电池： • 化学能转变为电能的装置
• 较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的 金属（负极）流向较不活泼的金属（正极）
构成原电池的条件： • 有两种活性不同的金属（或其中一种是非金属
8
法拉第定律
法拉第定律是电化学上最早的定量的基本定律，揭示 了通入的电量与析出物质之间的定量关系。该定律在任何 温度、任何压力下均可以使用，没有什么限制条件。
9
电解质溶液
Kohlrausch 离子独立移动定律
德国科学家Kohlrausch 根据大量的实验数据，发现在无限稀释溶 液中，每种离子独立移动，不受其它离子影响，电解质的无限稀释摩尔 电导率可认为是阴、阳两种离子无限稀释摩尔电导率之和：
勒克朗舍电池
1864年，法国的Georges Leclanche发明了勒克朗舍电池，其 电解液为糊状，不会溢漏，便于携带，因此获得了广泛应用。后几 经改良，成了现今一次电池工业的基础。
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电池的发展历史
干电池
1888年，美国的Carl Gassner 将负极改为锌制圆筒， 兼作容器，发明了著名的干电池 ；1898年，世界上第一款商业化 的碳锌干电池 －－ “Columbia” 在美国正式发售。
现代碱锰电池的结构如图 :
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电池的发展历史
锌银电池
1941年，法国的Herri Andre 发表了锌银电池的实用性论文并 于1943年获得了美国专利。锌银 电池内阻小、放电功率大、电性 能稳定、比能量高，多用于电子 、通信、航空航天、国防等领域 。
32
电池的发展历史
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电池的发展历史
电池的诞生－福特电堆
24
电池的发展历史
丹尼尔电池
1836年，英国的John F. Daniell 对伏特电堆进行了改良，解决 了电池极化问题，制造出第一个能保持平衡电流的锌─铜电池，又 称丹尼尔电池。它是第一个能够长时间工作的实用电池。
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电池的发展历史
丹尼尔电池
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电池的发展历史
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电池的发展历史
干电池
现代干电池的基本结构示 意图
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电池的发展历史
用途最广的电池 － 碱锰电池
1945年，电解二氧化锰的使用，又极大地提高了锌锰电池的各 项性能；1950年，Hesbert制成了第一个商品化的碱性锌锰电池。 现在，世界上产量最大、用途最广的一次电池即为高性能碱锰电池 。
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电池的发展历史
内容简介
• 电化学入门 • 电池简史 • 锂离子电池基础知识
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前言
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简介
• 电化学研究对象 • 基本概念 • 法拉第定律 • 电解质溶液 • 可逆电池的电动势 • 电化学的应用
返回 20
电池的发展历史
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电池的发展历史
电池的诞生－福特电堆
1791年，意大利的Luigi Galvani 发现了以金属片接触青蛙 肌肉时，有收缩的现象的发生， 当时他误以为此现象为青蛙肌肉 所产生的动物电流所致。
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电池的发展历史
电池的诞生－福特电堆
1799年，意大利的Alessandro Volta 为了说明了该现象实际上是因不同金属片 间的电位差透过青蛙肌肉作为电解液而产 生的电流所致，将许多锌片与银片之间垫 上浸透盐水的绒布或纸片，平叠起来，成 功的制成了世界上第一个电池──伏特电 堆。
16
电解池示意图
总反应: Zn2+(aq) + Cu(s) → Zn(s) + Cu2+(aq) 17
电化学应用
1、电解 精炼和冶炼； 电解法合成； 电镀及氧化着色；
2、电池 广泛应用于交通、宇航、照明、通讯
、生化和医疗等方面。
3、电化学分析 4、生物电化学及传感器
18
二、电池简史
19
简介
• 电池的发展历史 • 电池的分类 • 各类电池性能比较
导体）作电极插入电解质溶液中 • 两电极相连形成闭合电路
13
原电池示意图
14
原电池电子流动
e¯
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2 e¯
Cu2+(aq) + 2 e¯→ Cu(s)
总反应: Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s) 15
可逆电池
电解池：
在外电路中并联有一个有一定电压的外电源，则有电流从外加电 源流入电池，迫使电池中发生化学变化，此时电能就转变为化学能，该 电池就称为电解池。
二次电池的起源 －铅蓄电池
1859年，法国的Plante发明出用铅做电极的电池。这种电池能 够充电，可以反复使用，所以称它为铅蓄电池。这就是现代二次电 池的起源。 20世纪70年度，又出现了新型的阀控密封铅酸电池。
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电池的发展历史
二次电池的起源 －铅蓄电池
Pb(s) + PbO2(s) + H2SO4(aq) ↔ 2 PbSO4(s) + H2O(l) 34
电池的发展历史
长寿的电池 － 镍镉电池
1898年，瑞典Jungner发明了镍镉电池；1901年，他取得了制造 袋式镍镉电池的瑞典专利，该电池很快地占据了当时的欧洲市场。在 近百年的发展中，镍镉电池经历了两次重大变革：一是电极结构由有 极板盒（袋式、管式）发展成为无极板盒（涂覆、烧结）电极；二是 1947年，法国的Neumann首先将电池结构由开口式发展成为密封结 构。镍镉电池寿命长、维护方便，能够满足多种使用要求。
返回 4
电化学研究对象
电化学主要是研究电能和化学能之间的相互转化及转 化过程中有关规律的科学。
电解
电能
电池
化学能
5
基本概念
正极 负极
电势高的电极称为正极，电流从正 极流向负极。在原电池中正极是阴 极；在电解池中正极是阳极。
电势低的电极称为负极，电子从负 极流向正极。在原电池中负极是阳 极；在电解池中负极是阴极。
6
基本概念
阴极 阳极
发生还原作用的极称为阴极，在原 电池中，阴极是正极；在电解池中 ，阴极是负极。
发生氧化作用的极称为阳极，在原 电池中，阳极是负极；在电解池中 ，阳极是正极。
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法拉第定律
在电极界面上发生化学变化物质的质量与通入的电量 成正比。
mnMzQ FM
m － 电极上反应物的质量； n － 电极上反应物的物质的量 ； Q － 通入的电量； Z － 电子的得失数； M － 电极上反应物的摩尔质量; F － 法拉第常数,其数值 F＝9.648456×104 C／mol
L L L m
m,+
m,
10
可逆电池
电化学与热力学的联系：
11
可逆电池
构成可逆电池的必要条件：
原电池 电解池
化学反应可逆 能量变化可逆
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可逆电池
原电池： • 化学能转变为电能的装置
• 较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的 金属（负极）流向较不活泼的金属（正极）
构成原电池的条件： • 有两种活性不同的金属（或其中一种是非金属
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法拉第定律
法拉第定律是电化学上最早的定量的基本定律，揭示 了通入的电量与析出物质之间的定量关系。该定律在任何 温度、任何压力下均可以使用，没有什么限制条件。
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电解质溶液
Kohlrausch 离子独立移动定律
德国科学家Kohlrausch 根据大量的实验数据，发现在无限稀释溶 液中，每种离子独立移动，不受其它离子影响，电解质的无限稀释摩尔 电导率可认为是阴、阳两种离子无限稀释摩尔电导率之和：
勒克朗舍电池
1864年，法国的Georges Leclanche发明了勒克朗舍电池，其 电解液为糊状，不会溢漏，便于携带，因此获得了广泛应用。后几 经改良，成了现今一次电池工业的基础。
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电池的发展历史
干电池
1888年，美国的Carl Gassner 将负极改为锌制圆筒， 兼作容器，发明了著名的干电池 ；1898年，世界上第一款商业化 的碳锌干电池 －－ “Columbia” 在美国正式发售。