储能材料与器件重点
新型储能材料和技术的研究和应用
新型储能材料和技术的研究和应用现代社会离不开能源和储能材料的发展，因为储能材料和技术对于现代工业的发展与各行业的改变起到了关键性的作用，同时也对人们的生活、交通、通讯等方面产生了影响。
随着科技的不断进步，新型储能材料和技术也逐渐得到了广泛应用。
本文将探讨新型储能材料和技术的研究和应用，以及其对于能源、环境等方面的影响。
一、新型储能材料的研究和应用随着能源的发展，传统的化石能源日益枯竭，转型到新能源的发展成为了必然的趋势。
其中，储能材料是新能源的重要组成部分。
新型储能材料的研究和应用对于节能减排、提高能源利用率、降低成本等方面产生了积极的影响。
以下是一些新型储能材料的研究与应用情况的介绍：1. 锂离子电池：随着智能手机、电动汽车和新能源等的普及，锂离子电池成为了最为广泛应用的储能材料之一。
锂离子电池是一种高性能、高能量密度、环保安全的新型储能材料。
目前，除了传统的石墨型锂离子电池外，还涌现出了钛酸锂、硅基、硒化物和钠离子等新型锂离子电池。
2. 超级电容器：超级电容器是一种新型储能技术，它是利用电荷-电场来存储电能的装置。
相比传统的锂离子电池，超级电容器功率密度高、长寿命、安全性高。
目前，超级电容器广泛应用于电动汽车、智能家居等领域。
3. 金属空气电池：金属空气电池是一种新型的电化学储能设备，将金属作为电池的负极，空气作为电池的正极。
金属空气电池具有能量密度高、成本低、环保安全等优点，被广泛应用于无人机、电动汽车等领域。
以上介绍的无不体现了现代储能材料的新型化、高效性、安全环保性的特点，并且在新能源的推进中起到了重要的作用。
二、新型储能技术的研究和应用新型储能技术是新型储能材料的重要组成部分，它们可以提高能源的储存效率，降低能源的消耗，减少环境污染。
随着科技的不断发展，新型储能技术的研究和应用也得到了广泛的关注。
1. 热储能技术：热储能技术是将太阳能转化为热能，再将热能储存起来，以备使用。
热储能技术的优点是稳定、节约、环保。
电化学储能材料
电化学储能材料电化学储能材料是指能够在电化学反应中储存和释放能量的材料。
随着能源危机的不断加剧，电化学储能技术正日益受到人们的关注。
电化学储能材料的研究和开发，是实现清洁能源转型和能源可持续发展的重要途径。
一、电化学储能材料的概念和分类电化学储能材料是指能够在电化学反应中储存和释放能量的材料。
根据其储能方式的不同，电化学储能材料可分为电容器和电化学电池两大类。
（一）电容器电容器是一种能够在两个电极板之间储存电荷的器件，其储能方式是通过电场的形式储存电能。
电容器的储能密度相对较低，但其充放电速度快，循环寿命长，无污染等特点使其在电子设备、电动车等领域得到广泛应用。
（二）电化学电池电化学电池是一种能够在化学反应中储存和释放能量的器件，其储能方式是通过化学反应的形式储存电能。
电化学电池的储能密度相对较高，但其充放电速度相对较慢，循环寿命相对较短，同时也存在着污染等问题。
电化学电池的种类很多，包括铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池、钠离子电池等。
二、电化学储能材料的研究进展（一）电容器材料的研究进展电容器是一种能够快速储存和释放电能的器件，其储能密度相对较低。
电容器材料的研究主要集中在提高其储能密度和循环寿命等方面。
目前，常见的电容器材料有金属氧化物、碳材料、聚合物等。
金属氧化物作为电容器材料具有较高的比表面积和电化学活性，但其储能密度较低。
研究人员通过改进氧化物的结构和表面形貌等方法，提高了其储能密度和循环寿命。
碳材料是一种常见的电容器材料，其储能密度相对较低，但具有较高的导电性和化学稳定性。
研究人员通过改变碳材料的孔径结构和表面形貌等方法，提高了其储能密度和循环寿命。
聚合物作为电容器材料具有较高的储能密度和循环寿命，但其导电性较差。
研究人员通过改进聚合物的结构和添加导电剂等方法，提高了其导电性和储能密度。
（二）电化学电池材料的研究进展电化学电池是一种能够在化学反应中储存和释放能量的器件，其储能密度相对较高。
新能源材料与器件的认识
新能源材料与器件的认识随着科学技术的不断发展，新能源的应用日益普及，同时也推动着电子材料与器件的不断改进和创新，各种新能源材料与器件正在不断涌现出来，发挥着越来越重要的作用。
本文将对新能源材料与器件进行认识，并介绍其在新能源领域的应用情况。
一、新能源材料与器件新能源材料包括太阳能材料、可再生能源材料等多种类型，起到不可或缺的作用。
它们在提高太阳能利用率、改善可再生能源储存方面发挥着重要作用。
太阳能材料可以分为半导体太阳能电池材料、光致发光材料、薄膜太阳能材料等。
其中半导体太阳能电池材料主要是指太阳能电池的主要构成材料，能够将太阳辐射转化为电能，如硅、砷化镓、砷化锗等。
光致发光材料能够通过受到外界光线的刺激而发光，如常见的白光芯片，可以在显示屏、LED通灯等照明产品中使用，如塑料、聚合物、混合物等，可以用来制造含汞型荧光灯及其它光源产品。
薄膜太阳能材料主要是指薄膜太阳能电池，是以石墨烯、硅薄膜为主要材料，把太阳能转换成电能的新型太阳能电池。
在器件方面，新能源材料主要有太阳能电池模块、储能器件、发电机等等。
太阳能电池模块就是将半导体太阳能电池材料、薄膜太阳能材料等组装成模块，可以有效地把太阳辐射变换成电能，再将电能输出给外部电路。
储能器件可以将太阳能电池模块产生的电能储存起来，包括锂电池、镍氢电池等，利用它们可以有效发挥太阳能电池模块的性能。
发电机可以将太阳能实际转换成电能，并输出给外部电路，起到很大的作用，如磁悬浮发电机、永磁同步发电机等。
二、新能源材料与器件在新能源领域的应用新能源材料与器件在新能源领域有着重要的应用。
太阳能材料和器件可以将太阳辐射转换为电能，推动着新能源的发展，如太阳能电力系统的应用，可以有效减少对传统能源的依赖，降低污染，保护环境，减少能源消耗。
储能器件则主要应用于汽车电池、电动车的储能，能够有效地储存太阳能电池模块产生的能量，大大提高了储能的效率。
此外，发电机、发电系统等器件也可以将太阳能实际转换成电能，起到一定的作用，推动着新能源发展。
《新型能源材料与器件》笔记
《新型能源材料与器件》阅读笔记1. 新型能源材料与器件概述随着世界范围内对可持续能源的需求不断增长，新型能源材料与器件的发展成为了科学研究和技术进步的重要领域。
新型能源材料作为这一领域的基础，其研发和应用直接决定了能源器件的性能和效率。
而能源器件的革新，又反过来对新型能源材料提出了更高的要求，推动了其不断发展和创新。
新型能源材料是一类具有优异物理、化学性能的材料，它们能够在能源转换和储存过程中发挥重要作用。
包括但不限于太阳能电池材料、燃料电池材料、风能转换材料、核能材料等。
这些材料的独特性质使得它们能够在提高能源效率、降低环境污染等方面发挥重要作用。
新型能源器件是利用新型能源材料制成的，能够实现能源转换和储存的装置。
太阳能电池、燃料电池、风力发电设备等。
这些器件的出现，不仅提高了我们的生活质量，也推动了能源行业的革新和发展。
新型能源材料与器件是相辅相成的，新型能源材料的研发和应用，推动了能源器件的性能提升和效率提高。
而能源器件的革新和发展，又反过来对新型能源材料提出了更高的要求，推动了其不断创新和发展。
二者的关系紧密，共同推动着能源行业的进步和发展。
随着科技的进步和全球环保意识的提高，新型能源材料与器件的发展前景广阔。
我们将看到更多高效、环保、可持续的新型能源材料与器件的出现，推动全球能源的转型和升级。
而我们作为这一领域的研究者和从业者，有责任和义务推动这一领域的发展，为人类的可持续发展做出贡献。
1.1 研究背景和意义随着全球能源危机与环境问题的日益严峻，新能源材料和器件的研发与应用已成为当今世界科技发展的前沿领域之一。
这些材料与器件不仅关乎能源转换效率与稳定性，更直接影响着可持续能源技术的未来走向。
传统能源材料如化石燃料的有限性和环境污染问题使得寻找绿色、高效、可持续的新能源成为刻不容缓的任务。
新型能源材料与器件的研究与开发对于推动能源革命、促进环境保护及应对气候变化具有重要意义。
从经济角度来看，新能源产业的发展将带动相关产业链的创新与升级，为经济增长注入新的活力。
铁电材料的增强及其在储能中的应用
铁电材料的增强及其在储能中的应用随着人们对清洁能源需求的大幅增长，各种新型储能材料迅速崛起并广泛应用于太阳能、风能、水能等清洁能源的转化和利用中。
其中铁电材料是一种常用的储能材料，具有多种优异的性质，可应用于电力电子器件、传感器等广泛领域。
本文将重点介绍铁电材料的增强及其在储能中的应用。
1. 铁电材料的基本性质铁电材料具有一种特殊的晶体结构，叫做铁电极化。
铁电极化是指当外界施加电场时，材料的极性会发生旋转，产生电荷积聚。
而且，一旦施加电场的方向改变，极性就会跟着改变，这种现象叫做铁电性。
铁电性和铁磁性、铁弹性并列为铁性现象。
2. 铁电材料的增强铁电材料可以通过多种方式进行增强，其中最常见的是掺杂和界面工程。
2.1 掺杂掺杂是通过向基础材料中添加杂原子，改变材料的物理化学性质，来增强铁电材料的性能。
掺杂能够改变晶格结构、电子结构和电传导性等方面的性质，进而提高材料的铁电性、介电性、压电性等性能。
目前，高纯度、单晶掺杂效果较明显。
2.2 界面工程界面工程是通过控制材料的晶界和界面结构，来增强铁电材料的性能，提高其能够承受外部电场和电流的能力。
界面对铁电器件的效率和寿命影响很大，因此控制材料的交界面结构非常重要。
3. 铁电材料在储能中的应用铁电材料作为一种功能材料，具有许多特殊属性。
在储能领域中，铁电材料的应用方面主要有以下几个方面。
3.1 超级电容器超级电容器是一种高能量、高功率密度的电化学储能器件，与锂离子电池、铅酸电池等储能器件相比，具有快速充电、长寿命、大电容量等特点。
铁电材料主要应用于超级电容器的电极材料中，可以大幅提高超级电容器的充放电性能。
3.2 压电发电器压电发电器是将机械能转化为电能的一种装置。
铁电材料的压电性能非常好，常常被用于压电发电器中，可以将机械压力转化为电能，达到储能的目的。
3.3 光催化储氢光催化储氢是将光能催化反应转化为存储氢气的一种新型方法。
铁电材料可以作为光催化储氢的载体材料，可以显著提高水分解反应的效率和稳定性。
储能陶瓷材料的研究现状
储能陶瓷材料的研究现状储能陶瓷材料一直是能源领域研究的热点之一，其在能源存储和传输方面的重要性日益凸显。
随着可再生能源的快速发展和能源技术的不断创新，研究人员对储能陶瓷材料的研究也变得愈发迫切。
本文将对当前储能陶瓷材料的研究现状进行探讨，以期为未来的研究提供一定的参考。
储能陶瓷材料是指具有一定储能能力的陶瓷材料，其主要应用于储能器件和设备中，能够实现能源的存储和释放。
在当今能源危机日益加剧的情况下，储能技术的发展变得尤为重要。
传统的储能材料存在着循环寿命短、能量密度低和安全性差等问题，而储能陶瓷材料具有高能量密度、长循环寿命和较好的安全性等优点，因此备受关注。
目前，研究人员对储能陶瓷材料进行了大量的研究工作，涉及材料的结构设计、性能优化和应用领域的拓展等方面。
首先，一些研究重点放在了陶瓷材料的结构设计上。
通过调控材料的组成、晶体结构和微观形貌等方面的参数，研究人员成功地设计出具有优异储能性能的陶瓷材料。
例如，钙钛矿结构的氧化物材料、铁电材料和锂离子导体等，都被广泛应用于储能领域。
这些特殊结构的陶瓷材料具有高离子导电性、优异的电化学性能等特点，为储能装置的设计和性能提升提供了新的思路。
其次，研究人员还通过优化材料的性能，提高其循环寿命和能量密度。
例如，通过调控材料的晶体结构和失配度等方面的参数，可以有效提高材料的离子导电性和电化学性能，从而提高储能装置的使用寿命。
同时，一些研究还尝试将纳米技术引入储能陶瓷材料的研究中，通过纳米化处理可以增加材料的比表面积，提高其电化学反应速率，进而提高储能装置的能量密度。
最后，研究人员还在拓展储能陶瓷材料的应用领域上做出了一定的努力。
除了在传统的储能装置中应用外，一些研究还将储能陶瓷材料应用于新型的储能设备中，如超级电容器、电解质电池等。
这些新型设备利用储能陶瓷材料具有高能量密度、快充快放等优点，有望在未来能源储存领域发挥重要作用。
让我们总结一下本文的重点，我们可以发现，储能陶瓷材料的研究现状呈现出多样化和多方面的特点。
碳化硅功率器件在储能领域中的应用
碳化硅功率器件在储能领域中的应用一、碳化硅功率器件概述碳化硅（SiC）功率器件，作为第三代半导体材料的代表，因其出色的物理和化学性质，在电力电子领域具有广泛的应用前景。
碳化硅具有高硬度、高导热率、高饱和电子迁移率等特性，使得SiC功率器件在高温、高功率、高频等极端工作条件下具有显著的优势。
二、碳化硅功率器件的优势在储能领域，碳化硅功率器件的主要优势体现在以下几个方面：高温稳定性：碳化硅材料能够在高温下保持稳定的性能，这使得SiC功率器件在高温储能系统中具有显著的优势。
高功率密度：碳化硅的高导热率和高饱和电子迁移率使得SiC功率器件能够承受更高的电流密度和功率密度，从而提高了储能系统的效率。
快速开关特性：碳化硅功率器件具有快速的开关速度，这有助于减少储能系统的能量损失，提高系统的动态响应能力。
三、碳化硅功率器件在储能领域的应用光伏储能系统：在光伏储能系统中，碳化硅功率器件可以用于提高光伏逆变器的效率，减少能量损失。
同时，其高温稳定性和快速开关特性使得系统在高温和光照不足的情况下仍能保持稳定的运行。
风力储能系统：在风力储能系统中，碳化硅功率器件可以用于提高风力发电机组的效率，减少风能的浪费。
此外，其高功率密度和快速开关特性也有助于提高储能系统的充电和放电速度。
电动汽车储能系统：在电动汽车储能系统中，碳化硅功率器件可以用于提高电动汽车充电器的效率，缩短充电时间。
同时，其高温稳定性和快速开关特性也有助于提高电动汽车在高速行驶和高温环境下的性能。
四、碳化硅功率器件的挑战与展望尽管碳化硅功率器件在储能领域具有广泛的应用前景，但也面临着一些挑战：成本问题：目前碳化硅材料的制造成本较高，导致SiC功率器件的价格相对较高，限制了其在一些低成本储能系统中的应用。
可靠性问题：碳化硅功率器件的可靠性尚未得到全面验证，需要在实际应用中不断积累经验。
展望未来，随着碳化硅材料制备技术的不断发展和成本的降低，SiC功率器件在储能领域的应用将更加广泛。
碳基材料在储能中的应用
碳基材料在储能中的应用碳是地球上最丰富的元素之一，在自然条件下，它一般以石墨和钻石的形式存在。
除此之外，碳还可以在实验室中制造出一系列新奇的材料，与传统的材料相比，碳基材料具备特别出众的物理化学特性，使得它们成为功能型新材料领域中的一匹黑马。
其中，碳基储能材料由于其高比表面积和优异的导电性能而被广泛地研究和应用。
一、碳基材料的种类随着技术的进步，制造碳基材料的方法也变得更加多样化。
现阶段，碳基材料主要分为三类：碳纳米管（Carbon nanotubes，CNTs）、石墨烯（Graphene）和活性炭（Activated carbon）。
它们都具备互补的特性，在储能、光电子器件、生物医学等领域都有广泛的应用。
1.碳纳米管碳纳米管是一种长为空心圆柱形的管状物，由碳原子按照规律性排列而成。
由于其长度在纳米级别，因此被称为纳米管材料。
碳纳米管同时具备了金属和半导体体质，比表面积高，强度大，导电性能优良。
这些特性使得碳纳米管成为了一种重要的储能材料。
现阶段，碳纳米管在制造锂离子电池、超级电容器等方面的应用得到了广泛探讨，而且其效果十分理想。
2.石墨烯石墨烯是由一层层的碳原子片叠成的二维结构材料，厚度只有一层碳原子的厚度。
因为它的稀有特性，在应用中涉及到储能、无线通讯等方面。
由于石墨烯具有良好的柿阻率、高导热率和弹性等优异物理性质，使得其在锂离子电池、锂氧电池等储能材料领域中有很大的应用前景。
3.活性炭活性炭是一种多孔材料，它具有高比表面积和优异的吸附性能，同时也具有柔软性和兼容性强的特点。
因此，它被广泛应用于电容器和储能电池等领域中。
活性炭的电容性能及电化学储能性能十分优秀，而且用途非常广泛。
二、碳基材料在储能中的应用1.锂离子电池锂离子电池是一种目前用得最多的二次电池，可以在锂离子的电化学反应中储存和释放能量。
碳基材料采用作锂离子电池的负极材料，由于其优秀的性能，已经是目前最适合负极材料的材料之一。
在碳纳米管、石墨烯、活性炭等多种碳基材料中，目前以石墨烯和碳纳米管为代表的碳材料在锂离子电池应用研究方面进展较快，石墨烯基复合材料的电化学可逆能量储存特性得到了较大的实验验证，碳纳米管储能体系具备高的储能密度、长循环寿命和高速率特性等优势，适合与锰酸锂、三元正极体系相结合的应用场合，而活性炭则由于其特有的多孔结构和大比表面积，使得其作为电容器的电极材料，效果极好。
储能材料中的多功能配位聚合物设计与合成
储能材料中的多功能配位聚合物设计与合成随着能源需求的不断增长和可再生能源的日益普及，储能技术迅速发展以解决能源供应不平衡和能源使用效率低下的问题。
储能材料的研究和开发成为当今科学界的热点，而多功能配位聚合物在储能材料中的设计与合成则是领域中备受关注的一个重要方面。
多功能配位聚合物是一种通过金属离子和有机配位基团组装而成的具有多种功能的聚合材料。
它们广泛应用于储能材料中，主要用于改进电池和超级电容器的性能。
设计与合成储能材料中的多功能配位聚合物是一个综合性任务，涉及到配位基团的选择、金属离子的加入以及化学反应的控制等多方面。
在设计储能材料中的多功能配位聚合物时，首先需要确定所需实现的功能。
多功能配位聚合物可以同时具备吸附、传输和嵌入活性物质的能力，因此在储能材料中的应用中，常见的功能包括其在储能器件中的电化学性能、储能与释放效率、材料的稳定性等。
只有在明确需求的前提下，才能有针对性地设计和合成多功能配位聚合物。
选择合适的配位基团也是储能材料中多功能配位聚合物设计的关键。
配位基团决定了多功能配位聚合物的硬度、可溶性、导电性等性质。
例如，氮、氧、硫等原子常作为配位基团，因为它们能够与金属离子形成稳定的桥式配合物。
此外，一些具有稳定的呼吸拓扑结构的配位基团也被广泛应用于储能材料中。
除了配位基团，金属离子的选择以及其与配位基团的配比也是设计储能材料中多功能配位聚合物的重要方面。
金属离子的选择应该考虑其储能材料中的电化学特性，例如电子和离子传输速率、可逆反应性等。
此外，金属离子与配位基团的配比应该合理控制，以保证多功能配位聚合物的性能达到最佳水平。
在设计完成后，合成多功能配位聚合物的方法也是需要注意的。
传统的合成方法包括溶液法、固相法和气相法等，但这些方法往往有一定的局限性。
近年来，一些新兴的合成方法，如水热法、溶剂热法和电化学合成法等，为储能材料中的多功能配位聚合物的合成提供了更多可能性，同时也提高了合成效率和产物纯度。
储能科学与工程本科专业知识体系与课程设置
储能科学与工程本科专业知识体系与课程设置
储能科学与工程本科专业是一个涉及储能技术及应用的跨学科领域，旨在培养学生具备储能科学与工程方面的专业知识和技能。
一、储能科学与工程本科专业知识体系：
1. 储能基础知识：储能基本原理、能量储存与释放机制、储能材料与器件等；
2. 储能技术：储能系统设计、储能系统控制与优化、储能技术评价与应用等；
3. 可再生能源与储能：风能储能、太阳能储能、电动汽车储能等；
4. 储能市场与政策：储能市场发展趋势、政策法规、经济性分析等；
5. 储能安全与环境保护：储能系统安全性、环境友好型储能技术等；
6. 储能材料与器件：锂离子电池、超级电容器、燃料电池等。
二、储能科学与工程本科专业课程设置：
1. 基础课程：高等数学、大学物理、电路基础、材料科学基础等；
2. 专业核心课程：储能原理与技术、储能系统设计与控制、储能材料与器件、储能评价与应用等；
3. 专业选修课程：可再生能源与储能、能源转换与存储、储能市场与政策、储能安全与环境保护等；
4. 实践环节：实验课、实习、毕业设计等。
以上是储能科学与工程本科专业的知识体系与课程设置的基本内容，具体课程设置可能会有所差异，可根据学校的教学计划进行调整。
同时，该专业培养学生的实践能力较强，注重学生的实际操作能力和实验技能的培养，通过实验、实习等实践环节增强学生的专业实践能力。
- 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)。
第1章电化学理论基础1.相间电势：将电极插入某溶液中，形成一个两相界面，其结构和性质与孤立的相本体有很大的差别，这是由于某些带电粒子或偶极子发生了向界面的富集，使孤立相原有的电中性遭到破坏，形成了类似于充电的电容器的荷电层和与之相应的界面电势差。
形成界面电势差的原因：电荷在界面分布不均匀。
而造成不均匀的原因有：① 离子双层电势差：带电粒子在两相间转移或外电源使两相中出现剩余电荷，用φq表示② 吸附双层电势差（φad）溶液中某种离子有可能被吸附在电极与溶液界面上，形成一层电荷。
这层电荷又靠静电作用吸引溶液中同等数量的带相反电荷的离子而形成双电层.这样的双电bnnnhhnm层称为吸附双层。
③ 偶极双层电势差(φdip）：偶极子正负电荷分开而形成双电层。
偶极的一端朝向界面，另一端则朝向该分子所属的一相，形成偶极双层。
通常M|S界面电势差是上述过程共同作用引起的，双电层的总电势差为这三种双电层的电势差之和：φ=φq+φad+φdip2.双电层结构的形成：当固体与液体接触时，可以是固体从溶液中选择性吸附某种离子，也可以是固体分子本身发生电离作用而使离子进入溶液，以致使固液两相分别带有不同符号的电荷，在界面上形成了双电层的结构。
影响双电层结构的因素：决定双电层结构的是静电作用与热运动。
因此，凡能够影响静电作用和热运动的因素都将影响到双电层结构，或者说影响电势的分布。
① 浓度的影响② 温度的影响温度升高，离子热运动加剧，导致双电层趋于分散排布；温度较低时，热运动则较平缓，这时稍有静电力就可以将离子吸引到电极表面，双电层趋于紧密排布。
③ 电极电势的影响电极电势远离零电荷电势时，电极表面与溶液中离子之间的静电作用增强，使双电层趋向紧密排布；电极电势在零电荷电势附近时，静电作用较小，双电层趋于分散排布。
这里的零电荷电势指电极表面剩余电荷为零时的电极电势，用φ0表示。
④ 溶液组分与电极间相互作用的影响如果溶液中含有可以在电极表面特性吸附的离子，则该离子易于和电极紧密结合，甚至可以脱掉水化膜，并穿透电极表面的水化层，直接靠在电极上，形成内紧密层。
3.极化：当有电流I通过电化学装置时，有电极反应发生，同时电极电势偏离平衡值，这种现象叫极化。
根据反应的性质，电极被区分为阳极和阴极，相应地极化也分为阳极极化和阴极极化。
阳极极化过电势大于零（发生氧化反应失电子，电势变高），阴极极化过电势小于零。
超电势：是电极的电位差值，为一个电极反应偏离平衡时的电极电位与这个电极反应的平衡电位的差值。
极化曲线：指电极在反应中的极化电势或过电势与通过的电流密度i间的关系曲线。
4.金属的电极电势：产生在金属和盐溶液之间的双电层间的电势差，并以此描述电极得失电子能力的相对强弱。
电极电势以符号E Mn+/ M表示, 单位为V(伏)。
如锌的电极电势以EZn2+/ Zn 表示电极过程：发生在电极/溶液界面上的电极反应、化学转化和电极附近液层中的传质作用等一系列变化的总和的统称。
是一种有电子参加的异相氧化还原反应。
服从一般异相催化反应的动力学规律。
1）电极反应的速度与界面性质和面积有关。
2）反应速度与反应物或产物在电极表面附近液层中的传质过程有关。
3）反应速度与新相生成（金属电结晶、气泡生成）的动力学有密切关系。
5.电化学反应的特点：1）电化学反应是一种特殊的氧化还原反应。
特殊性在于氧化、还原两反应在不同的位置上进行，即在不同的界面上发生的，在空间上是分开的。
2）电化学反应是一种特殊的异相催化反应。
电化学反应发生在两类导体的界面，固相为电极，电极具备催化性质，但催化性质与电极电势有关。
3）氧化反应和还原反应是等当量进行的，即得电子数与失电子数相同。
4）氧化反应和还原反应互相制约，又各具独特性。
制约性体现在两个反应同时进行，且电子得失数相同。
独立性体现在两个反应分别在不同位置进行。
第二章化学电源概论1.化学电源：将化学反应产生的能量直接转换为电能的装置，简称为电池。
2.分类：（1）按使用电解液的类型分类：酸性、碱性、中性、有机电解质溶液、固体电解质、熔融盐电解质（2）按化学电源的工作性质及储存方式分类:一次电池：也称原电池，是指放电后不能用充电方法使它恢复到放电前状态的一类电池。
二次电池：也称蓄电池，放电后可用充电方法使活性物质恢复到放电以前状态，反复进行。
储备电池：也称激活电池，储存期间，电解质和电极活性物质分离或电解质处于惰性状态；燃料电池：也称连续电池，正、负极活性物质储存在电池体外，电极只是电化学反应的场所。
3.原理：充电时电能转化为化学能，放电时化学能转化为电能。
放电时正、负极与负载接通，负极物质失去电子发生氧化反应产生阳极极化使负极电势上升；正极物质得到电子发生还原反应产生阴极极化使正极电势下降。
上述的一系列过程构成了一个闭合通路，两个电极上的氧化、还原反应不断进行，闭合通路中的电流就能不断地流过。
电池工作时电极上进行的产生电能的电化学反应称为成流反应。
参加电化学反应的物质叫活性物质。
4.化学电源在实现将化学能直接转换成电能的过程中，必须具备两个必要的条件：① 化学反应中失去电子的过程（即氧化过程）和得到电子的过程（即还原过程）必须分隔在两个区域中进行。
这说明电池中进行的氧化还原反应和一般的化学的氧化还原反应不同。
② 物质在进行转变的过程中电子必须通过外电路。
这说明化学电源与电化学腐蚀过程的微电池不同。
5.组成：任何一个电池都应包括4个基本组成部分：电极、电解质、隔离物和外壳。
（1）电极：核心部件，由活性物质和导电骨架组成的。
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，活性物质决定了电池的基本特性。
活性物质多为固体，但也有液体和气体。
对活性物质的基本要求：①正极活性物质的电极电势尽可能正，负极活性物质的电极电势尽可能负，组成电池的电动势就高；②电化学活性高，即自发进行反应的能力强；电化学活性与活性物质的结构组成有很大关系；③重量比容量和体积比容量大；④在电解液中的化学稳定性好；其自溶速度应尽可能小；⑤具有高的电子导电性；⑥资源丰富、价格便宜；⑦环境友好。
（2）电解质保证正负极间的离子导电作用，有的电解质还参与成流反应。
满足：①化学稳定性好，在储存期间电解质与活性物质界面不发生速度可观的电化学反应，从而减小电池的自放电。
②电导率高，则电池工作时溶液的欧姆电压降较小。
（3）隔离物隔离物又称隔膜、隔板，置于电池两极间，主要作用是防止电池正极与负极接触而导致短路。
（4）外壳也就是电池容器。
应该具有良好的机械强度，耐震动和耐冲击，并能耐受高低温环境的变化和电解液的腐蚀。
6.基本概念（1）电动势：在外电路开路时，即没有电流流过电池时，正负极之间的平衡电极电势之差。
大小是标志电池体系可输出电能多少的指标之一。
只和参与化学反应的物质本性、电池的反应条件（即温度）及反应物与产物的活度有关，而与电池几何结构、尺寸大小无关。
（2）开路电压：两极间所连接的外线路处于断路时两极间的电势差。
电池在开路状态下的端电压。
正、负极在电解液中不一定处于热力学平衡状态，因此电池的开路电压总是小于电动势。
标称电压：在正常工作过程中表现出来的电压。
也称额定电压。
电器长时间工作时所适用的最佳电压。
电器正常工作时两端的电压值。
工作电压：电流流过外电路时电池两极之间的电势差。
又称负载电压、放电电压。
当电池内部有电流流过时，由于必须克服极化内阻和欧姆内阻所造成的阻力，工作电压总是小于开路电压。
初始工作电压：将电池放电刚开始的电压。
终止电压：电压下降到不宜再继续放电的最低工作电压。
（3）内阻：电流流过电池时所受到的阻力。
它包括欧姆内阻RΩ和电化学反应中电极极化所相当的极化内阻Rf。
欧姆内阻主要是指由电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成，与电池的尺寸、结构、装配等有关。
极化电阻是指电池的正极与负极在进行电化学反应时极化所引起的内阻。
电流通过电极时，电极电势偏离平衡电极电势的现象称为电极的极化。
它包括电化学极化和浓差极化所引起的电阻之和。
（4）放电曲线：电池的放电电压随时间变化的曲线。
受放电制度影响，放电制度包括放电方式、放电电流、终止电压和放电的环境温度等。
放电温度对放电曲线的影响:温度越低，离子运动速度减慢，欧姆电阻增大，曲线变化越大。
温度过低，电解液甚至结冰而放不出电来。
放电温度较高时放电曲线变化平缓。
放电电流：电池工作时的输出电流，是蓄电池对负载放出所存储电能时形成的电流。
放电电流通常也称为放电率，经常用时率（又称小时率）和倍率表示。
时率是以放电时间表示的放电速率，以一定的放电电流放完全部容量所需的时间（h）。
倍率是电池在规定时间内放完全部容量时，用电池容量数值的倍数表示的电流值。
2倍率放电就是指放电电流是电池容量数值的2倍，通常用2C表示（C表示电池的容量）两种放电方式：恒定电阻放电：电池的工作电压和放电电流均随放电时间延长而下降。
恒定电流放电：电池的工作电压也随着放电时间的延长而下降。
（5）容量：指在一定的放电条件下可以从电池获得的电量。
理论容量（C0）是假设活性物质全部参加电池的成流反应时所给出的电量。
实际容量（C实际）是指在一定放电条件下，电池实际输出的电量。
额定容量（C额定）是指设计或制造电池时，规定电池在一定的放电条件下应该发出的最低容量，也称为标称容量。
比容量：单位质量或单位体积电池所给出的容量称为质量比容量（A·h/kg）或体积比容量（A·h/L）。
电池容量影响因素：一是活性物质的数量；越多，电池放出的容量越大，但不是严格地成正比关系二是活性物质的利用率。
电池被设计制造出来以后，电池的质量、理论容量确定，实际容量取决于利用率。
影响活性物质利用率的因数主要有以下几个方面：（1）活性物质的活性：即参加电化学反应的能力。
（2）电极和电池的结构对活性物质的利用率有明显的影响，也直接影响到电池的容量。
（3）电解液的数量、浓度和纯度对容量也有明显的影响，这种影响是通过活性物质的利用率来体现的。
（4）电池的制造工艺对电池的容量有很大影响：活性物质种类与组成、添加剂的应用都会影响利用率，生产过程中的工艺参数变化也会影响电池性能。
（5）当电池制造出来以后，放电制度不同也会影响活性物质利用率。
电池放电时所规定的放电速度、放电温度和终止电压,通常称为放电制度。
①放电电流密度越大，电池放出的容量越小；②放电温度升高，电池放出的容量增大；③终止电压越高，放出的容量越小；选择终止电压越低，放出的容量越大。
（6）能量：指电池在一定放电条件下对外做功所能输出的电能。
单位：瓦时（W·h）理论能量：假设电池在放电过程中始终处于平衡状态，其放电电压始终保持其电动势的数值。
且电池活性物质全部参加反应，则此时电池应该给出的能量为理论能量W0。