应用化学引言和3.1概述概论

（1）电池容量C： 指在一定放电条件下，电池放电到终止电压时
所能提供的电量，单位为库仑（C）或安时（A·h） 理论容量：C理论
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C理论
mZF M
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96500库仑（c）=26.8安时（A˙h）
实际电池容量与放电方式有关，可通过下 式计算：
恒电流（恒流）放电： C=∫t0 i(t)dt=it
这种装置现通称为化学电源或原电池。现在虽然
交、直流发电机可供使用，但化学电源因无传动
部件、无噪声、对空气无污染、可做成任意大小、
便于携带、使用方便、电压以及电流均可在相当
范围内变动等待点而得到迅速的发展，并在工业、
农业、交通、通讯、电子、国防、宇航、计算机 等众多领域获得广泛的应用。
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②二次电池或可充电池或蓄电池
能多次重放电，循环实用。如铅酸蓄电池
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③储备电池(storage battery)
在储存器内电极活性物质和电解质不 接触，能储存几十年。
④燃料电池(fuel cell）
有称连续电池，其正负极不包含活性
物质，将燃料输入电池就能长期发电。
工作电压(V)：是指电池有电流流过时的端电压。 V＜OCV，因为有i通过电池时，会产生电化学 极化、浓差极化、和欧姆极化等。
放电时：V放 < E 充电时： V充> E
额定电压：指电池工作时公认的标准电压，例 如锌锰干电池 1.2V。
中点电压：指电池放电期间的平均电压。
截止电压：指电池放电终止时的电压值（最低 工作电压）。
一般来说，放电曲线愈平坦愈好。
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放电电流
放电电流
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恒功率 恒电流
放电时间
(a)
恒电阻
放电时间
(c)
恒功率 恒电流 恒电阻
电池电压
电池电压
恒电阻
恒电流
恒功率
放电时间
(b)
恒电流
恒功率 恒电阻
放电时间
(d)
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这些条件下，电池使用时间大致相同，
但恒电阻模式下的电压调节最好，然而，恒 功率模式（电池保持恒定的输出功率I*V） 在电池整个寿命期间具有向负载提供是均匀 功率的优点，从而是电池的能量得到最有效 的利用。
1.化学电源的电动势和开路电压
电动势E： 又称理论电压，是指没有电流流过外电路时
电池正负两极之间的电极电势差。测定：对消法
计算：ΔG = - n F E
开路电压OCV： 是无负荷情况下的电池电压，，实际测量的
数值，一般 OCV≤E，只有可逆电池的OCV＝E。
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2.工作电压和电池的内阻
变电流放电： C= ∫t0 i(t)dt
恒电阻（恒阻）放电： C= ∫t0 i(t)dt=1/R ∫t0 V(t)dt
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（2）放电曲线 ：
图3.1（a）：三种不同模式下放电电流随时 间变化的关系。
图3.1（b）：三种不同模式下电池放电电压 对放电时间关系曲线。
图3.1(c).(d):假定相同平均放电电流下三种 模式放电时的电流或电压与放电时间的关系。
化学电源： 又称电池(battery),是将氧化-还原反应的化
学能直接转变为电能的装置.
把光能或热能转变为电能的装置称为物理电 池 如太阳能电池等
放电和充电：
电源对外供电过程称为放电过程，反之则称为
充电过程。
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2.化学电源的类型
①一次电池或原电池
放电以后不能用充电方法复原，两极的活 性物质只能利用一次
▪ 极化电阻则是指电池发生电化学反应时由于 电极极化所导致的电阻，通常包括电化学极 化电阻和浓差极化电阻。极化电阻与电极活 性物质的性质、电池结构、工艺等因素密切 相关．
▪ 计算公式： R= (E-V)/I
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3.电流和反应速率
•电流(i) 电池放电(或充电)速度的一种量度。
电化学反应速率的大小是通过电流的大小来衡量的。 4.电池的容量及影响因素
电机 池工
提作 供时 的所 。需
能
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量 也 是它 由们
电工 池作
提时 供所 的需 。能
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电工 池作
提时 供所 的需 。能
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汽车是由蓄电池提供电力起动的 。
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§3.1 概 述
一.主要术语
1.几个基本概念
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3.化学电源的组成:
电极：有活性物质和导电材料及添加剂组 成。
电解液：保证正负极之间离子导电作用
隔膜：有称隔离物，防止正负极短路，但 允许离子顺利通过。
外壳：除干电池由锌极兼作容器外，要求 外壳具有良好的机械强度，耐腐蚀，耐振 动，抗冲击强度。
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二、化学电池的主要性能
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一次电池（锌锰干电池）
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二次电池（铅酸蓄电池）
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空气电池
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太阳能电池
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锂电池
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量 是 由手
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▪ 电池的内阻：全内阻 由欧姆电阻（电池本身 的电阻）和极化电阻组成
▪ 欧姆电阻是电池本身的电阻，由电极材料、 电解质溶液、隔膜以及它们之间的接触电阻 组成，另外电池尺寸、工艺结构等因素有关、 电池的装配越紧密，欧姆电阻越小：对于同 一类相同结构的电池，几何尺寸大的电池的 欧姆电阻通常要小于几何尺寸小者。
第三章 化学电源
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▪ 目前使用最多的二次能源为电能。它由燃料中的 化学能转化为热能、机械能，最后转化为电能， 在这种转换过程中，能量损失达60％一90％。自 1799年发明伏特电堆后，利用这种装置就可以使 化学能直接转化为电能，实际转化率达70％以上。
（3）活性物质利用率η： 电池实际放出的能量只是理论容量的一部分，电 池的实际容量与电池的理论容量之比
电池实际容量 电池理论容量
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（4）比容量： 指单位质量或单位体积电池所输出的电
量，分别以A·h·kg-1和A·h·L-1表示。质量比容 量间接地反映了活性物质的利用率，而体积 比容量则反映了电池结构的特征。