第3章 锌银电池 2012
高三一轮6-2
必考部分第六章第2讲(本栏目内容在学生用书中以独立形式分册装订！)(40分钟100分)一、选择题(本题包括10小题，每小题4分，共40分)1．下列示意图中能构成原电池的是()解析：本题考查原电池装置，意在考查考生对原电池原理的理解。
Cu与稀硫酸不反应，A装置不能构成原电池；Al与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，B装置能构成原电池；C装置中的“导线”不是盐桥，不能构成原电池；D装置中缺少盐桥。
答案： B2．将纯锌片和纯铜片按下图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是()A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C．两烧杯中溶液的pH均增大D．产生气泡的速度甲比乙慢解析：本题考查了置换反应和原电池原理的有关知识，甲中构成了铜锌原电池，锌作负极，失电子，铜作正极，H＋在铜极上得电子，生成H2，总反应式为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，原电池的构成加快了反应速率；乙中发生置换反应Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，所以C 正确。
答案： C3．(2012·福建四校联考)锌银电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：2Ag ＋Zn(OH)2 充电放电Ag 2O ＋Zn ＋H 2O ，在此电池放电时，负极上发生反应的物质是( )A ．AgB ．Zn(OH)2C ．Ag 2OD ．Zn解析： 要看清充放电的过程。
答案： D4.如右图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡，小心地从烧杯中央滴入CuSO 4溶液。
片刻后可观察到的现象是( )A ．铁圈和银圈左右摇摆不定B ．保持平衡C ．铁圈向下倾斜D ．银圈向下倾斜解析： 铁圈和银圈两种活动性不同的金属相互连接组成闭合回路，放入CuSO 4溶液中，构成了原电池，活泼金属铁作负极失电子生成Fe 2＋进入溶液中质量减轻：Fe －2e －===Fe 2＋，电子传给了银圈，溶液中的Cu 2＋在银圈上得电子生成铜单质而增重，Cu 2＋＋2e －===Cu ，所以铁圈向上倾斜，银圈向下倾斜。
天津大学物理化学教研室《物理化学》(第5版)(下册)配套题库
目 录第一部分 名校考研真题第7章 电化学第8章 量子力学基础第9章 统计热力学初步第10章 界面现象第11章 化学动力学第12章 胶体化学第二部分 课后习题第7章 电化学第8章 量子力学基础第9章 统计热力学初步第10章 界面现象第11章 化学动力学第12章 胶体化学答：分散相粒子直径d介于1～1000nm范围内的高分散系统称为胶体系统。
胶体系统的主要特征：高分散性、多相性和热力学不稳定性。
答：在暗室中，将一束经过聚集的光线投射到胶体系统上，在与入射光垂直的方向上，可观察到一个发亮的光锥，称为丁泽尔效应。
丁泽尔效应的实质是胶体粒子对光的散射。
可见光的波长在400～760nm的范围内，而一般胶体粒子的尺寸为1～1000nm。
当可见光投射到胶体系统时，如胶体粒子的直径小于可见光波长，则发生光的散射现象，产生丁泽尔效应。
答：胶体粒子带电、溶剂化作用和布朗运动是溶胶稳定存在的三个重要原因。
（1）胶体粒子表面通过以下两种方式而带电：①固体表面从溶液中有选择性地吸附某种离子而带电；②固体表面上的某些分子、原子在溶液中发生解离，使固体表面带电。
各胶体粒子带同种电荷，彼此之间相互排斥，有利于溶胶稳定存在。
（2）溶剂化作用：对于水为分散介质的胶体系统，胶粒周围存在一个弹性的水化外壳，增加了溶胶聚合的机械阻力，有利于溶胶稳定。
（3）布朗运动：分散相粒子的布朗运动足够强时，能够克服重力场的影响而不下沉，这种性质称为溶胶的动力稳定性。
答：胶体粒子带电、溶剂化作用及布朗运动是溶胶稳定的三个重要原因。
中和胶体粒子所带的电荷，降低溶剂化作用皆可使溶胶聚沉。
其中，加入过量的电解质（尤其是含高价反离子的电解质）是最有效的方法。
原因：增加电解质的浓度和价数，可以使扩散层变薄，斥力势能下降。
随电解质浓度的增加，使溶胶发生聚沉的势垒的高度相应降低。
当引力势能占优势时，胶体粒子一旦相碰即可聚沉。
答：乳化剂分子具有一端亲水而另一端亲油的特性，其两端的横截面通常大小不等。
新版高中化学通过讲义：化学电源
一、化学电源的分类与优劣判断1. 分类：化学电源可以分为一次电池、二次电池和燃料电池等。
2. 优劣判断(1)比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)/kg 或(W·h)/L 。
(2)比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W/kg 或W/L 。
(3)电池可储存时间的长短。
二、一次电池(干电池)一次电池，也叫做干电池，放电后不可再充电。
常见的一次电池有普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、纽扣式银锌电池等。
1. 普通锌锰干电池常见的锌锰干电池的构造如图所示。
其中，石墨棒作正极，氯化铵糊作电解质溶液，锌筒作负极。
这种电池放电之后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)，属于一次电池。
第25讲 化学电源知识导航知识精讲Zn + 2MnO2 + 2NH4+=== Zn2+ + 2MnO(OH) + 2NH3↑2. 碱性锌锰干电池用KOH电解质溶液代替NH4Cl做电解质时，电池的比能量和放电电流都能得到显著的提高。
Zn + 2OH-﹣2e-==Zn(OH)23. 纽扣式锌银电池锌银扣式电池，以锌为负极,银的氧化物为正极,氢氧化钾(或钠)溶液为电解液的纽扣状微型原电池Zn+Ag2O+ H2O === Zn(OH)2+2Ag三、二次电池有些电池放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使活性物质获得再生，从而实现放电(化学能转化为电能)与充电(电能转化为化学能)的循环。
这种充电电池属于二次电池，也叫充电电池或蓄电池。
常见的充电电池有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等，目前汽车上使用的大多是铅蓄电池。
1. 铅蓄电池Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O负极正极充电总反应2PbSO4 + 2H2O === Pb + PbO2 +4H+ + 2SO42-阴极PbSO4＋2e－===Pb＋ SO42-阳极PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋ SO42-【答案】Pb + SO42-﹣2e-=== PbSO4 PbO2 + 4H+ + SO42-+ 2e- === PbSO4 + 2H2O 2. 锂离子电池工作原理Li1-x CoO2 + Li x C6 LiCoO2 + 6C放电总反应Li1-x CoO2 + Li x C6 === LiCoO2 + 6C 负极正极充电总反应LiCoO2 + 6C === Li1-x CoO2 + Li x C6阴极阳极【答案】LiC6﹣xe-=== 6C+ xLi+ Li1-x CoO2 + xLi+ + xe-=== LiCoO26C+ xLi++ xe-=== LiC6 LiCoO2- xe-=== Li1-x CoO2 + xLi+三、燃料电池燃料电池是一种连续地将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)和氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置，具有清洁、安全、高效等特点。
第二章 化学电源和特种电源
锌银电池 1.6-1.8
表2-2 几种电池的工作效率
容量输出效率（%） 80——90 70——80 75——85 >95 能量输出效率（%） 65——70 50——60 55——65 80——85
电池种类 铅酸电池 镉镍电池 镉银电池 锌银电池
三种蓄电池比较
铅 比能量 比功率 电动势 内阻 低 低 高 2.1~2.2 大 镉镍 一般 一般 低1.35 较小 锌银 高 高 中1.6~1.8 小
返
4：镉污染→氢镍电池： 负极为钛镍电极，吸附H2 。 1) H2的气体电极电位 –0.828v，与Cd 的标准 电极电势相等。 2)钛镍电极吸附H2能力强，容量可比镉 镍电池大30%左右。
§2—4 锌银电池
一次电池：自动激活、人工激活干式荷电。 二次电池：干式荷电，干式不荷电（未化成） 和湿态未化成和放电存储态。
Zn + Ag 2 O → ZnO + 2 Ag
正负极均有两种反应 负极 ： Zn (OH ) 2 ZnO 正极 ： Ag 2 O
Ag
对应的特性（电动势、内阻）不一样。
3. 特性 放电特性： 二个阶段 ： （一）正极 过氧化银 Ag2O 1.82～1.86V,内阻大 （二） Ag 2 O 电位差不明显 Ag 1.54～1.61V,内阻小 正极板产物不一样，负极板产物不一样，
应急电源 起发电源 地面检修 ＡＣ电源系统：应急电源
返回
一、化学电源
将化学能直接转化为电能 原电池（一次电池）：只能将化学能转化为电能 锌锰干电池，锌汞 蓄电池（二次电池）：双向 铅酸 、镍镉 、锌银。 机场电源，机上应急电源 储备电池（激活电池） ： 燃料电池：
A：放电曲线 刚开始快速下降 中间较平坦，持续时间长 终止时，电压下降，须切 除负载，E回升 终止电压：铅蓄电池
新型电池简介
新型电池所属类别:生活日用品自第二次世界大战以来，为了适应工业以及宇宙航行等新技术的发展需要，先后研制成了多种新型电池。
《中国新型电池供需预测与投资前景分析报告》研制新型电池都遵循这样一个方向，即自重小、体积小、容量大、温度适应范围宽、使用安全、储存期长、维护方便。
应用于空间技术方面的电池还特别注意性能可靠、密封性好，能经受得住各种严酷的空间环境和发射环境的考验。
发展方向自重小、体积小、容量大等发展要求加速新技术开发降低原材料消耗等新型电池1．锌银电池锌银电池通称为银锌电池，采用氢氧化钾或氢氧化钠为电解液，由银作正极材料，锌作负极材料。
由银制成的正极上的活性物质是多孔性银，由锌制成的负极上的活性物质主要是氧化锌。
灌入电解液，经充电后，正极的银变成二价的氧化银，负极的氧化锌变成锌。
锌银电池一般装在塑料壳内或装在铝合金、不锈钢的外壳内。
锌银电池主要优点是比能量高，它的能量与质量比（单位质量产生的有效电能量）达100W·h/kg～130W·h/kg（是铅蓄电池的3～4倍）。
适宜于大电流放电的锌银电池应用于军事、航空、移动的通信设备、电子仪器和人造卫星、宇宙航行等方面。
制成钮扣式微型的锌银电池应用于电子手表、助听器、计算机和心脏起搏器等。
2．锂电池锂在自然界是最轻的金属元素。
以锂为负极，与适当的正极匹配，可以得到高达380W·h/kg～450W·h/kg的能量质量比。
以锂作为负极的电池都叫锂电池。
作为一次电池目前试用的，一种是以高氯酸锂为电解质，由聚氟化碳作正极材料的锂电池，另一种是以溴化锂为电解质由二氧化硫为正极材料的锂电池。
锂电池的主要优点是在较小的体积或自重下，能放出较大的电能(比能量比锌银电池大得多)，放电时电压十分平稳，储存寿命长，能在很宽广温度范围内有效工作。
应用和锌银电池相同。
从发展趋势看，锂电池的竞争能力将超过锌银电池。
3．太阳电池目前常用的太阳电池是由硅制成的；一般是在电子型单晶硅的小片上用扩散法渗进一薄层硼，以得到PN结，然后再加上电极。
扣式锌银二次电池电解液性能的研究
ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｂｕｔａｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ， ａｎｄ ｚｉｎｃ ｃｈｌｏｒｍｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ ｈａｓ ｔｈｅ ｓｍａｌｌｅｓｔ ｏｕｔｇａｓｓｉｎｇ ｖｏｌｕｍｅ， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ０． １１ ｍＬ ／ ２０ ｄ． Ｔｈｅ
小，对电池的副反应气体的冗余度极小。 析气是影响口式电池
循环性能的关键问题。 大多方式是通过改善锌负极和电解液
来延长电池的循环寿命，而电解液添加剂一般为重金属离子或
有机表面活性剂 ［２］ 。
在电解液中添加氧化锌、氢氧化锂、氟化钾、全氟丁基磺酸
钾、三氟甲烷磺酸锌等添加剂，制备不同组分的电解液。 研究
不同组分的电解液对电池循环寿命的影响。
ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｆｌｕｏｒｉｄｅ， ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｂｕｔａｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ， ａｎｄ ｚｉｎｃ ｃｈｌｏｒｍｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ ｔｏ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ． Ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｔｈｅ
ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｇａｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｎｔｅｓｉｚｅｄ ｚｉｎｃ ａｎｏｄｅ ｗａｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ． Ａｎｄ ｔｈｅ ｃｙｃｌｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ＸＲ４１ ｂａｔｔｅｒｙ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ
［ ２ ］ ＭＣＢＲＥＥＮ Ｊ， ＧＡＮＮＯＮ Ｅ． Ｂｉｓｍｕｔｈ ｏｘｉｄｅ ａｓ ａｎ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｉｎ
ｐａｓｔｅｄ ｚｉｎｃ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ［ Ｊ］ ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｕｒｃｅｓ，１９８５，１５
锌银电池用电解锌粉制备工艺分析
锌银电池用电解锌粉制备工艺分析摘要：本文采用实验研究法，阐述电解锌粉制备锌银电池的工艺要点，并分析了锌基复合粉对锌电极循环放电性能产生的影响。
根据研究结果可知，在制备期间，将电解液浓度设定为1.20g/cm3±0.05cm3、电流密度设定为150mA/cm2、电解液温度调整为室温，可有效保障锌粉活性满足预期要求，使电池生产效率得到极大提升。
将锌基复合粉作为锌银电池的负极模拟材料，因其容量衰减速度较慢，可提高电池的放电容量，延长循环寿命，使锌电极的电化学性能得到良好改善。
关键词：锌银电池；脉冲电解；制备工艺引言科技的快速发展，对电源体系提出更高要求，锌银电池在电压精度、输出功率等方面优势显著，成为首选负极活性物质，可满足充放电、电池激活等多种性能要求。
为了提高应用效果，对材料氧化度、粒度与比表面积等方面提出严格要求，市场现有产品很难符合，需要电池厂家自行制备。
在用电解锌粉制备过程中，通过电流密度、电解液温度、浓度等指标控制，可使材料性能达到最佳状态，生产出更符合使用需求的电池产品。
1实验分析1.1改性锌粉制备选取金属锌粉20g，将其浸泡在10g·L-1Ce(NO3)3中，均匀搅拌5min，再将超声波频率调节为40kHz，功率调节为550W，在超声浸渍下对锌粉处理10min。
结束后用纯水洗涤样品，在100℃环境下烘干处理，常温冷却，得到锌基复合粉。
在其他条件不变的情况下，利用超声波在蒸馏水内制备改性锌粉，用于与浸渍法下的复合粉进行电化性能对比。
1.2锌电极制作采用金属锌粉为活性物质，剂量为1.5g，注入乙醇和电解液，摇晃均匀后，再将聚四氟乙烯溶液加入进去，剂量为0.2g，使其成为膏状，涂抹在片状泡沫镍集流体中，再放入模具内，最后利用粉末压片机，在50MPa压力下加压成型，便可获得涂膏式锌电极。
1.3电解实验选取特定量的氢氧化钾、氧化锌、纯水，混合成制成电解液，阴阳两级分别为锌锭和锌板，其中锌锭内带有些许杂质。
化学电源工艺学第3章 Zn-AgO电池3.20
• 疏水（防水、增水）电极 防水透气层+催化层+导电网
• 通常用催化剂粉末与疏水性材料混合后辗压、喷 涂及经过适当的热处理后制成。常用的疏水材料 是聚乙烯、聚四氟乙烯等。
图 1-12 疏水电极示意图
干式荷电态电池 干式放电态电池
3.2 工作原理
Positive electrode :
2AgO H2O 2e Ag2O 2OH
Ag2O H2O 2e 2Ag 2OH
Negative electrode : Zn 2OH Zn(OH)2 2e
Zn 2OH ZnO H2O 2e
Zn-AgO（Ag2O）电池 （Zinc/silver oxide batteries)
• (－)Zn|KOH(或NaOH)|AgO(或Ag2O) (＋)
• 优点： （1）质量比能量和体积比能量高，100~300Wh/kg，
180~220Wh/L； （2）比功率很高，可以高速率放电，且在大电流放电
o Ag2O/AgO
o Zn(OH)2/Zn
1.594V
Zn Ag2O ZnO 2Ag
E
o Ag2O/AgO
o ZnO/Zn
1.605V
• 3.3 锌负极 • 3.3.1 阳极钝化
1—6 mol/L KOH，搅拌；
2—6 mol/L KOH,不搅拌；
3—6mol/L KOH,饱和 ZnO，搅拌；
4—6 mol/L KOH,饱和ZnO， 不搅拌
锌在6 mol/L KOH中的阳极极化曲线
3.4 AgO（Ag2O电极）
3.4.1 充放电曲线
氧化银电极充放电曲线(电势相对于锌电极) 1—充电曲线 2—放电曲线
银及其氧化物的电阻率和密度
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3.5.2 蓄电池循环寿命（自学）
1. 锌负极在循环过程中的容量损失 电极变形 锌枝晶
2. 隔膜损坏 隔膜被氧化 锌枝晶的穿透
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3.6 锌银电池结构与制造工艺 （自学）
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锌-银电池的分类
扣式电池（非贮备式湿荷电态电池） 一次电池 贮备电池 人工激活电池 锌-银电池 自动激活电池 二次电池 干式荷电y view of typical zinc /silver oxide button type battery.
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Zinc/air battery
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Zinc/air battery
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优点：
容量大 能量高 放电曲线平稳 内阻小 价格便宜 缺点： 电解液的碳酸化 湿储存性能差：自放电、电解液干涸、电解液浓度降低 空气电极催化活性偏低 锌枝晶
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锌电极
二次电池：锌枝晶、变形下沉
循环阳极：在电池外部充电还原处理 机械再充式：放电后取出，换入新锌电极
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3.3.2 氧化银电极的自放电
荷电状态湿储存 Ag2O化学溶解 ：Ag(OH)2AgO的分解：固相分解 Ag+AgO→ Ag2O 液相分解 AgO → Ag2O+O2 Ag(OH)2-， Ag(OH)4- ：向负极迁移，在隔膜上沉 积还原，隔膜自正极→负极被氧化，致电池短路、失 效。因此，二次电池最好在低温下放电态搁置。
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习题
1.锌银电池为什么有两个放电平台？ 2.如何消除锌银电池的高阶电压？ 3.为什么银电极充电时的高坪阶段比放电 的高坪阶段长很多。 4.为什么氧化银电极可以大电流放电，但 是必须使用小电流充电？ 5.影响锌银电池循环寿命的主要原因？ 6.锌电极钝化的影响因素？
(威海）
锌汞电池
电池的电性能特征： ①储存寿命长 开路电压变化极小 ②放电电压平稳。在轻负荷下其平稳阶段可达 全放电时间的97％以上； ③能量密度高。可达400mWh/cm3。
物质
Ag
Ag2O
AgO
电阻率（Ω· m）
1.59×10-8
1×106
(10～15)×10-2
密度（g/cm3）
10.9
7.15
7.44
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消除高阶电压方法：
预放电； 还原； 电液中添加卤素离子； 不对称交流电或脉冲充电等。 * 在大电流放电时高阶电压时间短。
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不对称交流电或脉冲充电 充电电流交变，在每个交变周期里，正半 周充电，负半周放电。 消除放电曲线上的高坪阶；防止充电末期 发生析气反应，提高容量
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MERCURIC OXIDE BATTERIES
Zinc Anode
Cadmium Anode
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Zinc/mercuric oxide battery
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METAL/AIR BATTERIES
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(威海）
Cathode
Anode Overall discharge reaction
E
o AgO/Ag2O
o Zn(OH)2 /Zn
1.856V
Zn 2AgO ZnO Ag2O
E
o AgO/Ag2O
o ZnO/Zn
1.867V
Zn Ag2O H2O Zn(OH)2 2Ag
E
o Ag2O/AgO
o Zn(OH)2 /Zn
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(威海）
Assembly of automatically activated zinc / silver oxide primary battery with tubular coil reservoir.
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3.2 工作原理
Positive electrode :
2AgO H2O 2e Ag2O 2OH
Ag2O H2O 2e 2Ag 2OH
Negative electrode :
Zn 2OH Zn(OH)2 2e
Zn 2OH ZnO H2O 2e
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Overall reaction
Zn 2AgO H2O Zn(OH)2 Ag2O
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3.4 锌负极
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3.4.1 阳极钝化
4—6 mol/L KOH，搅拌； 3—6 mol/L KOH,不搅拌； 2—6mol/L KOH,饱和 ZnO，搅拌；
1—6 mol/L KOH,饱和ZnO， 不搅拌
锌在6 mol/L KOH中的阳极极化曲线
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(威海）
3.5 Zn-AgO（Ag2O）电池电性能
1.594V
Zn Ag2O ZnO 2Ag
E
o Ag2O/AgO
o ZnO/Zn
1.605V
(威海）
3.3 AgO（Ag2O电极）
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3.3.1 充放电曲线
氧化银电极充放电曲线(电势相对于锌电极) 1—充电曲线 2—放电曲线 (威海）
银及其氧化物的电阻率和密度
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正极
活性物质：O2(空气） 活性炭为载体 催化剂：铂、银、镍、铂合金 锰氧化物、Al2O3、活性炭
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气、固、液三相界面——气体扩散电极
气体向电极表面输送过程： （1）气体溶解 （2）气体向电极表面附近的传质过程 （3）气体穿越双电层
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疏水（防水、增水）电极 防水透气层+催化层+导电网
通常用催化剂粉末与疏水性材料 混合后辗压、喷涂及经过适当的 热处理后制成。常用的疏水材料 是聚乙烯、聚四氟乙烯等。
图 1-12 疏水电极示意图 (威海）
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Design of a Cylindrical Primary Zinc-Air Cell
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Zn-AgO（Ag2O）电池
（Zinc/silver oxide batteries)
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(－)Zn|KOH(或NaOH)|AgO(或Ag2O) (＋) 优点： （1）质量比能量和体积比能量高，100~300Wh/kg， 180~220Wh/L； （2）比功率很高，可以高速率放电，且在大电流放电 时，容量下降不多； （3）锌-银电池放电电压非常平稳。 （4）锌-银电池的自放电小，并具有良好的机械强度。 缺点： 锌-银电池的缺点是成本高、寿命短、高低温性能不太理想 。
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Other factors which can affect the performance of the metal/ air battery are the following: Polarization Electrolyte Carbonation Water Transpiration. Efficiency Charging