化学电源工艺学-笔记.doc

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1、化学电源:物质化学反应所产生的能量直接转变为电能的一种装置。锌锰电池原理:质子-电子机理MnO2+H++e-→MnOOH;2MnOOH+2H+→MnO2+Mn2++2H2O;MnO2+4H++2e-→Mn2++2H2O一次电池:即原电池,只能放电一次,不能充电再用;二次电池:即蓄电池,电池放电后可充电使活性物质复原而能再放电,且充放电过程能反复进行;储备电池:正负活性物质和电解质在储存期间彼此不直接接触,使用前注入电解液或利用其他方法使电池工作;燃料电池:正负极活性物质储存在电池体外,将其注入电池内可在惰性材料上进行电化学反应

2、放电。化学电源组成:电极、电解液、隔膜、外壳。活性物质概念:电池放电时,通过化学反应能产生电能的电极材料。要求:1.电负性,正极越正,负极越负;2.原子量和密度;3.电极反应极化率;4.活性物质在电解液中要稳定,自溶速度要小;5.活性物质要有良好的导电性能,电阻小。化学能→电能的两个必要条件:1.充电时,氧化、还原反应分室发生(意义:);2.电极反应发生时,电子交换必须由外电路传递(意义:)。电池工作特点:能量转换效率高、使用方便、安全、容易小型化与环境友好化学电源的工作原理:放电时,化学能转变为电能;充电时,电能转换为化学能

3、贮存起来。电动势:无电流通过时,正负电极间平衡电极电势之差。开路电压:外线路断路时,正负极间的电势差。工作电压:有电流通过外电路时,两极间的电势差。截止电压:电压下降到不宜再继续放电时的最低工作电压。理论容量/能量/功率:活性物质利用率为100%时的…/…/…;C=z*F*m/M实际容量:一定放电条件下,电池所能输出的电量;C=I*t;W=W0´hu´hr´hm(电压、反应、质量效率)额定容量:制造电池时,一定放电条件下,电池应该放出的最低容量。比容量:单位质量或体积的电池给出的容量称质量比容量或体积比容量。活性物质利用率:1

4、.活性物质的活性;2.电极和电池结构;3.电解液的组成、浓度和纯度;4.制造工艺;5.放电制度。提高方法:1.极板尽量薄;2.孔径、孔率适当高;3.电极真实表面积增大;4.不引起短路下,极板间距尽量小。电池容量的影响因素:活性物质的质量和利用率。自放电影响因素:储存温度、环境的相对湿度、活性物质、电解液、隔板和外壳带人的有害杂质;抑制方法:1.采用纯度较高的原材料;2.在负极材料加入H过电势较高的金属;3.在电极或电解液加入缓蚀剂,抑制H的析出。二次电池循环次数的影响因素:1.活性表面积减小、极化增大;2.活性物质脱落或转移;

5、3.电极材料发生腐蚀;4.短路;5.隔膜破损;5.活性物质晶型转变。锌锰电池MnO2填充机理:……。锌阳极自放电原因:H+的阴极还原、氧的阴极还原、电解液中的杂质;抑制方法:提高H析出的过电位、保证材料质量、净化电解液、储存温度低于25℃、电池严格密封。影响锌锰电池容量的因素:1.放电制度;2.锰粉质量;3.锰粉颗粒度;4.制造工艺。可充碱锰电池对MnO2的改性方法:将某些金属氧化物或氢氧化物加入到电解MnO2中去。主要改善MnO2的哪些方面?锌-空气电池工作原理:……。被称作“半燃料电池”的原因:……。锂电池对有机溶剂的要求

6、:不与锂电极反应、较高的介电常数、较小的粘度、沸点高、熔点低;对有机电解质的要求:不与活性物质和两极反应、溶解度高。工作原理:锂亚硫酰氯储备电池电压滞后:由于锂电极表面形成了保护膜,虽能防止电池自放电,但会导致电压滞后且放电率较大时电压滞后明显;电压安全:1.2Li+S→Li2S+433.0,Li2S与SOCl2发生剧烈放热反应;这两个反应可能在短路条件下爆炸的触发反应;2.Li的欠电压电沉积,即电压不足形成嵌入物,这种嵌入物与S发生反应引起爆炸;3.过电位铅酸电池的技术发展趋势:不可逆硫酸盐化根本原因:PbSO4的重结晶。消

7、除方法:及时充电,不可过充;产生后,以蒸馏水代替硫酸电解液,小电流充至硫酸密度为1.1g/cm3停止,重复至酸度不增加。放电深度:电池使用过程中,电池放出的容量占其额定容量的百分比。“化成”放电深度:终止电压对容量的影响:放电倍率越大,工作电压下降越快,即很大达到放电终止电压,电池放出容量相对就小。高电位终止对容量的影响:……。碱式氧化镍工作原理:开口式电池密封需解决的关键问题:1.负极在电解液中稳定,不能自动溶解而析出氢气;负极上不会由于过充电而析出氢气;正极上产生的氧气易于在负极上还原。2.有一定的气室,便于氧气迁移。3.

8、采用合适隔膜便于氧气通过,促进氧气快速向负极扩散。采取的措施:1.负极的容量大于正极的容量;2.控制电解液用量;3.采用微孔隔膜;4.采用多孔薄型镍电极和镉电极,实现紧密装配;5.采用反极保护;6使用密封安全阀;7.正确使用和维护电池。反极保护落后电池过放电初期:负极Cd+2

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