碱性锌锰电池课件
第二讲锌锰电池
第二讲锌锰电池引言：锌锰电池是一种常见的化学电池，属于原电池的一种。
它以锌（Zn）和锰（Mn）作为活性物质，通过一系列化学反应来产生电能。
本文将详细介绍锌锰电池的工作原理、构造、应用以及优缺点。
一、工作原理：锌锰电池的工作原理基于氧化还原反应。
在正极，锰离子（Mn2+）被还原为锰酸根离子（MnO4-），同步释放电子，并进行电流传导。
在负极，锌离子（Zn2+）被氧化，形成锌离子（Zn2+），同时接受来自正极的电子。
这些反应共同促使电池发生电流流动。
二、构造：锌锰电池由正极、负极和电解质组成。
正极通常由锰氧化物制成，而负极由纯锌制成。
电解质则可以选择浸渍在电池中的膜或液体。
在电解质膜中，氧化剂和还原剂之间的离子传输通过膜进行；在液体电解质中，电流通过溶液中的离子之间的传输来实现。
三、应用：1.电子设备：锌锰电池常用于小型电子设备，如遥控器、手持计算器和手表等。
这是因为它们具有相对较长的使用寿命和较高的能量密度，能够提供稳定的电能供应。
2.紧急备用电源：由于锌锰电池具有较长的保存时间，在无法充电或替换电池的情况下，它们可以作为紧急备用电源使用。
这对于户外活动或灾难情况下的应急情况非常有用。
3.医疗设备：锌锰电池也广泛用于医疗设备，如心脏起搏器和胰岛素泵等。
它们可以提供稳定和可靠的电源供应，保证医疗设备的正常运转。
4.电动车辆：锌锰电池还可以用作电动车辆的动力源。
尽管锌锰电池的能量密度相对较低，但由于其成本低廉和较长的寿命，它们被广泛应用于一些低功率的电动车辆，如电动自行车。
四、优缺点：锌锰电池具有以下优点：1.价格低廉：相对于其他类型的电池，锌锰电池的制造成本较低，因此价格也较为经济实惠。
2.长期储存：锌锰电池可以保存较长时间，即使在未使用的情况下，也能保持电量。
3.安全性高：锌锰电池的反应相对稳定，因此安全性较高。
锌锰电池的缺点包括：1.能量密度较低：相对于其他类型的电池，锌锰电池的能量密度较低，不能提供高功率需求的设备所需的电能。
2019-2020学年人教版选修4 第4章第2节 化学电源 课件(49张)
2．氢氧燃料电池
(1)组成：电极材料为 Pt，负极通入 □16 H2 ，正极通入 □17 O2 ，
电解质是 H2SO4。
(2)工作原理
□ □ 负极： 18 2H2－4e－===4H＋ 正极： 19 O2＋4H＋＋4e－===2H2O 总反应：□20 2H2＋O2===2H2O (3)优点：①能量 □21 转换率 超过 80%，远高于普通燃烧过程。 ②污染 □22 小 ，被誉为“ □23 绿色 ”发电站。
化学电池
□03 一次
□04 二次 □06 燃料
电池普通锌锰电池、碱性锌锰电池
电池 □05 铅蓄 电池 电池 □07 氢氧 燃料电池
2．常见的一次电池——碱性锌锰电池
(1)组成：碱性锌锰电池的负极是 □08 Zn
解质是 □10 KOH 。
，正极是 □09 MnO2
(2)工作原理
负极：□11 Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极：□12 2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－
化剂连续使用
池
(2)优点 ①化学电池的能量转换效率较高，供能稳定可靠。 ②可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池及电池组。 ③使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作。
2．一次电池 一次电池的电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。 (1)特点 一次电池不能充电，不能反复使用。
பைடு நூலகம் (2)常见的一次电池
1．能做化学电池的原电池具有的条件是什么？ 提示：只有能持续地提供稳定电流的原电池才能做化学电池。这就要 求原电池工作时，原电池反应的速率几乎不变，即电解质溶液中离子的浓 度几乎不变，如碱性锌锰电池工作时 c(OH－)变化不大。
高中化学课件《化学电源》
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提示
23
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一、化学电池 一次电池
1．化学电池
(1)分类
种类
特点(分类依据)
实例
一次 活性物质消耗到一定程度 普通锌锰电池、碱性锌锰电
电池 就不能再使用
池
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种类 二次 电池 燃料 电池
特点(分类依据)
实例
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1．能做化学电池的原电池具有的条件是什么？
提示：只有能持续地提供稳定电流的原电池才能做化学电池。这就要 求原电池工作时，原电池反应的速率几乎不变，即电解质溶液中离子的浓 度几乎不变，如碱性锌锰电池工作时 c(OH－)变化不大。
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答案 B
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学习效果金属离子能对土壤和水源造成污染， 必须进行集中处理。
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解析
2．被称之为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片作为传导体，在 其一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰。纸内的离子“流过”水与氯化锌组 成的电解液。电池总反应为 Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH。下列说 法正确的是( )
化学电源
[明确学习目标] 1.了解和学习电池的分类、优点及适用范围。2.了解几 类化学电池的构造、原理。3.掌握原电池电极反应式及总反应方程式的书写。
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第二章 锌锰电池
代汞缓蚀剂的要求
能有效地抑制锌的腐蚀
耐碱性电解液的腐蚀 对锌粉电极无不良影响
(Al? Ni?)
有害元素或杂质含量低 材料成本增加不明显
(Au?Pt?)
在锌电极中加入代汞金属元素 的方法（合金化）
直接在高纯锌中添加代汞元素，通
过共熔制造锌合金粉 把代汞金属(和化合物)添加在电解 质溶液中，通过置换反应使微量代 汞金属元素沉积在金属锌粉的表面， 从而改变锌电极的表面性能
三、有机缓蚀剂
有机缓蚀剂一般为非离子型表面活
性剂(共价型，C、H、N、O、S等， 一般不含金属。) 分子一端是极性基团，另一端为非 极性基团 连接两个基团的一般有-NH-，-S-， -COO-，-CON-，-SON-等
有机缓蚀剂的种类
聚乙二醇衍生物 芳烃衍生物
聚乙烯氧化物
胺类及肟类
亚乙基二醇类
碱性锌锰电池
按外形 分类
中性和 酸性锌 锰电池
碱性锌 锰电池
筒式 迭层式 薄层纸式 筒式
扣式
扁平式
2.1.1 勒克朗谢电池
( ) Zn NH 4 Cl, ZnCl 2 MnO 2 C( )
正极活性物质用天然MnO2(70~75%)
负极活性物质用Zn筒
隔膜为淀粉糨糊隔离层(糊状物)
锌电 极分 类
2.2.1 锌电极类型
锌筒
片状锌 锌合金粉
汞齐锌粉
无汞齐锌粉
无铅 锌粉
有铅 锌粉
几种电池中的锌电极 (1) 勒克朗谢电池中的锌电极
典型的电解液为4.96M
ZnCl2。 电池在放电和储存过程中，会发生析 氢反应，氢离子浓度降低，pH值不断 升高，在pH为5.1-5.8时，锌以离子进 入溶液，在5.8-7.9范围时，锌表面产 生不溶性ZnCl2.2NH3晶体，在大于7.9 时， ZnCl2.2NH3晶体会溶解产生 Zn(NH3)42+。
2-1 锌锰电池
两种电池的其他不同？
2.1.4 中性锌锰电池制造工艺
第2章 锌电池
积层式锌锰电池（自学，p83）
2.1.5 碱性锌锰电池制造工艺 结构
第2章 锌电池
碱性锌锰电池
2.1.5 碱性锌锰电池制造工艺
第2章 锌电池
2.1.5 碱性锌锰电池制造工艺
第2章 锌电池
2.1.5 碱性锌锰电池制造工艺
第2章 锌电池
2.1.2 电极反应过程 锌负极的自放电
1). 氢离子的阴极还原所引起的锌的自放电 在中性溶液或酸性溶液中：
第2章 锌电池
→ Zn 2+ Zn+2e + 2H +2e → H2 ↑
Zn+2H + → Zn 2+ +H 2 ↑
在碱性溶液中：
− − Zn 2 2OH − e + → ZnO + H 2 O − − 2H O 2 e H 2OH + → ↑ + 2 2
2.1.1锌锰电池概述 锌锰电池的发展
第2章 锌电池
中性锌锰电池
碱性锌锰电池
2.1.1锌锰电池概述
普通锌锰电池 碱性电池
第2章 锌电池
特点
中性：原材料来源丰富，价格便宜；使用方便，不需维护； 放电时间短，电压下降快，只适合于小电流间放。 碱性：同等型号的碱锰电池是普通电池的容量和放电时间的 3-7倍，低温性能两者差距更大，碱锰电池更适用于大 电流连续放电和要求高的工作电压的用电场合，如照相 机、闪光灯、剃须刀、CD机、大功率遥控器等
第2章 锌电池
不同情况下，Zn-MnO2电池的开路电压在 1.5－1.8V左右。 正极稳定电位一般在0.7－1.0之间。 负极Zn的稳定电位大约在－0.8V左右。
6-1-3 化学电源(教学课件)-高中化学人教版(2019)必修 第二册
二、化学反应与电能
(3)燃料电池 一种连续地将燃料与氧化剂（常为O2）的化学能直接
转化为电能的化学电池。
负极 H2/ CH4 / CH3OH
正极 O2
质子交换膜
1高效、环保 2.转化率高，但<100% 3.两电极可为同种材料
A. 电池工作时，质子向电池的负极迁移 B. 电池工作时，电子由b极沿导线流向a极 乙醇 C. a极上发生的电极反应:
C2H5OH＋3H2O＋12e−＝2CO2＋12H＋ D. b极上发生的电极反应:
4H＋＋O2＋4e−＝2H2O
a
b
质子
氧气
质子交换膜
分析: PbO2＋Pb＋2H2SO4
放电
充电 2PbSO4＋2H2O
~2e−
负极: Pb–2e−＋SO42−＝PbSO4
2mole−
∆m↑ 96
二、化学反应与电能
(2)常见的二次电池
②镍氢电池：负极是储氢材料，通常MH(注意：其中各元素化 合价均视为0)表示，如LaNi5H6(H嵌入储氢合金LaNi5晶格之 中)；电解液通常是30%的KOH水溶液。
+ Zn(OH)2，下列说法正确的是 ( C )
A．电池工作过程中，KOH溶液浓度降低 B．电池工作过程中，电解液中OH-向正极迁移 C．负极发生反应Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2 D．正极发生反应Ag2O + 2H+ + 2e- = 2Ag + H2O
3.锌锰碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。 锌锰碱性电池以KOH溶液为电解液,电池反应为Zn+2MnO2+H2O==
碱性锌锰干电池负极正极电池反应
1．组成 正极材料为 PbO2 ，负极材料为 Pb ，电 解质溶液为 30%H2SO4溶液 。 2．电极反应及电池反应 (1)放电时电极反应： 负极： Pb＋SO24－－2e－===PbSO4 。 正极： PbO2＋4H＋＋SO24－＋2e－===PbSO4＋2H2O 。
(2)充电时电极反应： 阳极： PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO24－ 。 阴极： PbSO4＋2e－===Pb＋SO24－。 (3)总反应：
(1)蓄电池充电时要注意连接方式： 蓄电池负极与直流电源的负极相连，蓄电 池正极与直流电源的正极相连。 其充电示意图如右图所示。
(2)二次电池充、放电过程的区别与联系：
(3)书写燃料电池的电极反应式时，要十分注意 电解质溶液的酸碱性，在碱性电解质溶液中，电极 反应式中不能出现H＋，在酸性电解质溶液中，电极 反应式中不能出现OH－。
H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)，下列说法错误
的是
()
A．电池工作时，锌失去电子 B．电池正极的电极反应式为。2MnO2(s)＋H2O(l)＋
2e－===Mn2O3(s)＋2OH－(aq) C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上
1．下列说法中，不. 正确的是
()
A．化学电池是将化学能转变成电能的装置
B．化学电池的种类包括一次电池、二次电池
和燃料电池等
C．化学电池供能稳定可靠，可以制成各种
形状和大小，使用方便，易于维护
D．废旧电池可以随意丢弃
解析：本题考查的是有关化学电池的概念、分类及 性能等方面的知识。废旧电池中含有重金属和酸、 碱等有害物质，随意丢弃，对生态环境和人体健康 危害很大，所以废旧电池应回收处理。 答案：D
第二章-锌锰电池
第二章-锌锰电池第二章：锌锰电池一、简介锌锰电池，又称锌锰二次电池，是一种使用锌和二氧化锰作为电极材料的二次电池。
它是一种高能量密度，长寿命，低成本的电池类型，常用于应急照明，无线通信，航天航空等领域。
二、结构1.正极：由二氧化锰（MnO2）和导电材料组成，二氧化锰是一种黑色固体，具有良好的电导性能。
2.负极：由锌（Zn）和导电材料组成，锌是一种常见的金属，具有良好的导电性能。
3.电解液：通常使用盐酸（HCl）作为电解液，它能够提供离子以便于电池反应进行。
三、工作原理1.放电过程：在放电过程中，正极的二氧化锰与负极的锌发生化学反应，形成锌离子（Zn2+）和氢离子（H+）。
同时，锌的电子流向负极形成电流，从而驱动外部的电器设备工作。
2.充电过程：在充电过程中，通过外部电源提供电流，电流会逆向流动，使锌离子和氢离子还原为锌和二氧化锰，使电池重新获得能量。
四、优缺点1.优点：（1）高能量密度：锌锰电池的能量密度高于碱性电池和铅酸电池，能够提供更长久的电力供应。
（2）长寿命：锌锰电池的循环寿命长，可以多次充放电，使用寿命相对较长。
（3）低成本：锌和二氧化锰是比较常见的材料，价格相对较低，制造成本也较低。
（4）环保：锌锰电池的材料能够循环利用，不会对环境造成污染。
2.缺点：（1）容量衰减：锌锰电池在经过多次循环充放电之后，容量会逐渐下降。
（2）自放电率高：锌锰电池的自放电率比较高，即使在未使用的情况下也会有能量损失。
五、应用领域1.应急照明：由于锌锰电池能够提供较长久的电力供应，常用于应急照明设备，如手电筒，头灯等。
3.航天航空：由于锌锰电池具有高能量密度和较长寿命，可靠性高的特点，常用于航天航空领域，供应航天器和航空器的电力需求。
六、总结锌锰电池作为一种重要的二次电池类型，具有高能量密度，长寿命和低成本的特点，被广泛应用于各个领域。
尽管它还存在容量衰减和自放电率高等缺点，但随着技术的不断进步，锌锰电池的性能有望得到改善，将更好地满足人们对电力供应的需求。