化学电源 课件
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化学电源
1
形形色色的电池
A
Cu
Zn
a极 b极
稀H2SO4
H2O
CH4
O2
KOH溶液
2020/8/6
2
形形色色的电池
2020/8/6
3
用途广泛的电池
用于汽车的铅蓄电池和燃料电池
2020/8/6
4
用途广泛的电池
用于“神六”的太阳能电 池
笔记本电脑专用电池 摄 像 机 专 用 电 池
手机专用电池 池各 式 各 样 的 纽 扣 电
2020/8/6
14
4、锂电池（非水有机溶剂电解液）
负极：2Li - 2e- = 2Li+， 正极：I2 + 2e- = 2I-， 总反应：2Li + I2 = 2LiI
跟其它金属作负极相比，使用寿命延长， 高能、质轻、电压高、工作效率高、储存 寿命长。为什么？
与作负极材料的金属相比较，相同质量时锂 提供电子数最多。
2020/8/6
5
1、化学电池
化学电池是将化学能转变为电能的装置。
它主要包括一次电池、二次电池、燃料电池。
• 一次电池（干电池）：活性物质消耗到一 定程度，就不能使用；
• 二次电池（充电电池或蓄电池）：放电后 可以再充电使活性物质获得再生；
• 燃料电池：一种连续将燃料和氧化剂的化 学能直接转换成电能的化学电池。
H2SO4
16
①放电过程
负极：Pb + SO42- -2e- =PbSO4 氧化反应
正极：PbO2 + 4H++SO42-+2e- =PbSO4 +2H2O
放电过程总反应：
还原反应Fra Baidu bibliotek
Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程
2020/8/6
17
②充电过程 接电源负极
负极：Zn +2OH--2e- =Zn(OH)2
正极：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH总反应: Zn + Ag2O + H2O ＝ 2Ag + Zn(OH)2
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4、锂电池
锂是密度最小的金属，用锂作为电 池的负极，跟用相同质量的其他金属作 负极相比较，使用寿命大大延长。
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二、二次电池
二次电池特点：又称充电电池 或蓄电池，放电后可以再充电， 使活性物质可以获得再生。这 类电池可反复多次使用。
1、铅蓄电池
铅蓄电池是以平行排列的
铅、铅锑合金或铅钙合金栅 板为主架，栅格中交替地填 充着负极和正极地铅和二氧 化铅，电解质为H2SO4溶液。
2020/8/6
电解液：高导电率，化学稳定性好、不易挥发、易于 长期贮存
隔膜：较高离子传输能力，较低电子导电能力，好的 化学稳定性和一定的机械强度。
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4、衡量电池优劣的指标
• 比能量：电池单位质量或单位体积所能输 出电能的多少，符号(W·h)/kg ,(W·h)/L
• 比功率：电池单位质量或单位体积所能输 出功率的大小，符号W/kg ,W/L
正极 （MnO2和C）：
普通锌-锰干电池的结构
2NH4++2MnO2 + 2e-=2NH3↑+Mn2O3+H2O
电池反应：
Zn+2NH4++2MnO2= Zn2++2NH3↑+Mn2O3+H2O
优点：制作简单、价格便宜。 缺点：放电时间短，电压下降快。
2020/8/6
10
随着用电器朝着 小型化、多功能化发 展的要求，对电池的 发展也提出了小型化、 多功能化发展的要求。
Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
正极：——MnO2
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
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3、锌银钮扣电池
锌银电池的负极是Zn， 正极是Ag2O，电解质是 KOH。
阴极：PbSO4 +2e- =Pb + SO42- 还原反应
阳极：
接电源正极
PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4H++ SO42- 氧化反应 充电过程总反应：
2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4 铅蓄电池的充放电过程：
放电
Pb+PbO2+2H2SO4 充电 2PbSO4+2H2O
体积小、性能好的碱性锌－锰电池应运 而生。这类电池的重要特征是电解液由原来 的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由 锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电 流大幅度提高。
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2、碱性锌-锰干电池
电池反应：
Zn+2MnO2+2H2O=2M氢n氧O化O氧H锰+Zn(OH)2 负极：——Zn
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2、化学电池的分类
普通锌锰干电池
一次电池 碱性锌锰电池
锌银纽扣电池
铅蓄电池
化学电池 二次电池 银锌蓄电池
锂离子电池
燃料电池 氢氧燃料电池
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3、化学电源的组成
正极：常选用金属氧化物 负极：常选用较活泼金属
与活性物质一起构成电极的添加剂一般有：导电剂、 粘结剂、缓蚀剂等。
• 储存时间：电池的储存时间的长短
•
除特殊情况外，质量轻、体积小而
输出电能多、功率大、储存时间长的电池，
更适合使用者的需要。
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一、一次电池(又叫干电池) 普通锌锰电池 1、普通干电池
碱性电池
锌筒
石墨棒
NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等 MnO2和C
负)Z极n（NZHn4）Cl：ZZnC–l22 eM- =nOZ2n,2C+ (
正极反应 PbO2→PbSO4
两电极质
增加
量 硫酸溶液 硫酸浓度变小,密度变小
PbSO4→ PbO2 减少
硫酸浓度变大,密度变大
能量转换
化学能→电能
电能→化学能
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2.镍氢电池
圆柱可充镍氢电池 方形可充镍氢电池
镍氢（MH-Ni) 电池
放电
电池反应：1/2H2 + NiOOH 充电 Ni(OH)2
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优点：
可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、 价格低廉 缺点：
比能量低、笨重、废弃电池污染环境
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电池反应
放电
Pb+PbO2+2H2SO4 充电 2PbSO4+2H2O
(负极) (正极) (电解液)
(白色沉淀)
过程
放电过程
充电过程
负极反应 Pb(铅)→PbSO4(硫酸铅) PbSO4(硫酸铅)→ Pb(铅)
负极： 1/2H2 + OH- - e- = H2O 正极： NiOOH + H2O + e-= Ni(OH)2 + OH-
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形形色色的电池
A
Cu
Zn
a极 b极
稀H2SO4
H2O
CH4
O2
KOH溶液
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形形色色的电池
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用途广泛的电池
用于汽车的铅蓄电池和燃料电池
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用途广泛的电池
用于“神六”的太阳能电 池
笔记本电脑专用电池 摄 像 机 专 用 电 池
手机专用电池 池各 式 各 样 的 纽 扣 电
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4、锂电池（非水有机溶剂电解液）
负极：2Li - 2e- = 2Li+， 正极：I2 + 2e- = 2I-， 总反应：2Li + I2 = 2LiI
跟其它金属作负极相比，使用寿命延长， 高能、质轻、电压高、工作效率高、储存 寿命长。为什么？
与作负极材料的金属相比较，相同质量时锂 提供电子数最多。
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1、化学电池
化学电池是将化学能转变为电能的装置。
它主要包括一次电池、二次电池、燃料电池。
• 一次电池（干电池）：活性物质消耗到一 定程度，就不能使用；
• 二次电池（充电电池或蓄电池）：放电后 可以再充电使活性物质获得再生；
• 燃料电池：一种连续将燃料和氧化剂的化 学能直接转换成电能的化学电池。
H2SO4
16
①放电过程
负极：Pb + SO42- -2e- =PbSO4 氧化反应
正极：PbO2 + 4H++SO42-+2e- =PbSO4 +2H2O
放电过程总反应：
还原反应Fra Baidu bibliotek
Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程
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②充电过程 接电源负极
负极：Zn +2OH--2e- =Zn(OH)2
正极：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH总反应: Zn + Ag2O + H2O ＝ 2Ag + Zn(OH)2
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4、锂电池
锂是密度最小的金属，用锂作为电 池的负极，跟用相同质量的其他金属作 负极相比较，使用寿命大大延长。
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15
二、二次电池
二次电池特点：又称充电电池 或蓄电池，放电后可以再充电， 使活性物质可以获得再生。这 类电池可反复多次使用。
1、铅蓄电池
铅蓄电池是以平行排列的
铅、铅锑合金或铅钙合金栅 板为主架，栅格中交替地填 充着负极和正极地铅和二氧 化铅，电解质为H2SO4溶液。
2020/8/6
电解液：高导电率，化学稳定性好、不易挥发、易于 长期贮存
隔膜：较高离子传输能力，较低电子导电能力，好的 化学稳定性和一定的机械强度。
2020/8/6
8
4、衡量电池优劣的指标
• 比能量：电池单位质量或单位体积所能输 出电能的多少，符号(W·h)/kg ,(W·h)/L
• 比功率：电池单位质量或单位体积所能输 出功率的大小，符号W/kg ,W/L
正极 （MnO2和C）：
普通锌-锰干电池的结构
2NH4++2MnO2 + 2e-=2NH3↑+Mn2O3+H2O
电池反应：
Zn+2NH4++2MnO2= Zn2++2NH3↑+Mn2O3+H2O
优点：制作简单、价格便宜。 缺点：放电时间短，电压下降快。
2020/8/6
10
随着用电器朝着 小型化、多功能化发 展的要求，对电池的 发展也提出了小型化、 多功能化发展的要求。
Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
正极：——MnO2
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
2020/8/6
12
3、锌银钮扣电池
锌银电池的负极是Zn， 正极是Ag2O，电解质是 KOH。
阴极：PbSO4 +2e- =Pb + SO42- 还原反应
阳极：
接电源正极
PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4H++ SO42- 氧化反应 充电过程总反应：
2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4 铅蓄电池的充放电过程：
放电
Pb+PbO2+2H2SO4 充电 2PbSO4+2H2O
体积小、性能好的碱性锌－锰电池应运 而生。这类电池的重要特征是电解液由原来 的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由 锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电 流大幅度提高。
2020/8/6
11
2、碱性锌-锰干电池
电池反应：
Zn+2MnO2+2H2O=2M氢n氧O化O氧H锰+Zn(OH)2 负极：——Zn
2020/8/6
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2、化学电池的分类
普通锌锰干电池
一次电池 碱性锌锰电池
锌银纽扣电池
铅蓄电池
化学电池 二次电池 银锌蓄电池
锂离子电池
燃料电池 氢氧燃料电池
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3、化学电源的组成
正极：常选用金属氧化物 负极：常选用较活泼金属
与活性物质一起构成电极的添加剂一般有：导电剂、 粘结剂、缓蚀剂等。
• 储存时间：电池的储存时间的长短
•
除特殊情况外，质量轻、体积小而
输出电能多、功率大、储存时间长的电池，
更适合使用者的需要。
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一、一次电池(又叫干电池) 普通锌锰电池 1、普通干电池
碱性电池
锌筒
石墨棒
NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等 MnO2和C
负)Z极n（NZHn4）Cl：ZZnC–l22 eM- =nOZ2n,2C+ (
正极反应 PbO2→PbSO4
两电极质
增加
量 硫酸溶液 硫酸浓度变小,密度变小
PbSO4→ PbO2 减少
硫酸浓度变大,密度变大
能量转换
化学能→电能
电能→化学能
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2.镍氢电池
圆柱可充镍氢电池 方形可充镍氢电池
镍氢（MH-Ni) 电池
放电
电池反应：1/2H2 + NiOOH 充电 Ni(OH)2
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优点：
可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、 价格低廉 缺点：
比能量低、笨重、废弃电池污染环境
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电池反应
放电
Pb+PbO2+2H2SO4 充电 2PbSO4+2H2O
(负极) (正极) (电解液)
(白色沉淀)
过程
放电过程
充电过程
负极反应 Pb(铅)→PbSO4(硫酸铅) PbSO4(硫酸铅)→ Pb(铅)
负极： 1/2H2 + OH- - e- = H2O 正极： NiOOH + H2O + e-= Ni(OH)2 + OH-
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