1 化学电源的组成,分类和工作原理

作为二次电池要满足的条件

1 电极反应可逆，是一个可逆的电池体系。
2 只采用一种电解质溶液。避免因采用不同的 电解质而造成电解质之间的不可逆扩散。


3 放电生成难溶于电解液的固体产物。可避免 充电时过早生成枝晶和两极产物的相互转移。
贮备电池（激活电池）

平时储备，使用时注入电解液激活
锌-氧化银电池 镁-氯化银电池
2电解质 (Electrolyte) 3隔膜 (Separator) 4外壳 (Container) 另外还有一些连接附件。



电极

由活性物质(Active Materials) 和导电骨架(Current Collector )组成 活性物质:是正负极中参加成流反应的物质。 活性物质的作用: 参加成流反应，产生电能。 对活性物质的要求:电化学活性高；组成电

课程基本概况
学时数：48 学分:3 任课教师：陈猛、吕艳卓 修读人数： 课程内容：




化学电源的定义： 是一个装置 化学能转化为电能 电能转化为化学能
化学电源一般由四部分组成

1电极 (Electrode)： 有正极 (Cathode, Positive) 和负极 (Anode, Negative)

燃料电池（连续电池）

将燃料和氧化剂输入电池，通过氧化还 原反应转化为电能
氢-氧燃料电池 肼-空气燃料电池

3 化学电源的工作原理



构成化学电源的两个基本条件： 1 氧化-还原反应分区进行，区别 于直接氧化还原反应； 2 有电子流经外电路，区别于腐 蚀反应。

电池放电时，正极发生还原反应，称为阴极； 负极发生氧化反应，称为阳极。 电池充电时，正极发生氧化反应，称为阳极； 负极发生还原反应，称为阴极。
锌-氧化银电池、镁-氯化银电池、铅-高氯酸电池。


燃料电池（连续电池）：
氢-氧燃料电池、肼-空气燃料电池。
一次电池（原电池）

不能将放电产物重新转化为活性物质， 用后废弃
碱性锌锰电池 锂电池 锌-氧化银电池 锌-汞电池



二次电池（蓄电池）




可以用充电的方法将放电产物转化为活 性物质，重复使用。 铅酸电池 镉-镍电池 金属氢化物-镍电池 锌-氧化银电池 锂离子电池。
池电动势高；质量比容量和体积比容量大；在电 解液中化学稳定性好；电子导电性好。


导电骨架的作用:
传导电子、支撑活性物质。


对导电骨架的要求:
导电性好、耐腐蚀、加工性好、机 械强度高。
活性物质




正极活性物质： 一般为电极电势较高的金属氧化物、氯 化物、氟化物、硫化物等。 如：MnO2, PbO2, O2, AgO, NiOOH 负极活性物质： 一般为电位较低的金属 如：Zn. Pb, H2, Li, Cd
按电解液 按工作性质和和贮存方式 按活性物质 按应用领域

按工作性质和贮存方式分 作四类


一次电池（原电池）：
锌-锰干电池、碱锰电池、锂电池、锌-氧化银电池、锌-汞、 镉-汞电池。


二次电池（蓄电池）：
铅酸电池、镉-镍电池、金属氢化物-镍电池、锌-氧化银电 池、锂离子电池。


贮备电池（激活电池）：


电解质



电解质可分为水溶液和非水溶液。 还可分为液体和固体电解质。 液体电解质无论是水溶液还是非水溶液， 都是由溶质和溶剂组成。 溶质为无机盐，在溶剂中电离出阴阳离 子在正负极之间起传递电荷的作用。 溶剂起使溶质电离的作用。
隔膜


隔膜的形状：薄膜、板材、棒材等 隔膜的作用：防止电池正负极接触，内部短路。
活性物质理论容量的计算
M ( g / Ah) 26.8n 26.8n ( Ah / g ) M

计算几种活性物质的理论容量
电解质


电解质的作用：
正负极间传递电荷；参加电极反应、建立电极电位。



电解质的要求：
比电导高，溶液欧姆压降小； 对固体电解质，离子导电性好，电子绝缘； 化学性质稳定好，不与活性物质发生反应； 电化学稳定窗口范围宽； 沸点高、冰点低，使用温度范围宽。
吸蓄电解液。


隔膜的要求：
电解质离子运动阻力小； 电子的良好绝缘体； 阻止电极上脱落的活性物质微粒； 阻止枝晶的生长穿透。
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外壳


外壳：是电池的容器。
只有锌-锰干电池是锌电极兼作外壳。



外壳的要求：
机械强度高 耐振动 耐冲击 耐腐蚀 耐温差 美观
2 化学电源的分类