储能材料与器件重点

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1、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bnnn

2、hhnm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

3、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

4、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

5、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

6、电势以符号EMn+/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

7、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

8、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

9、、还原反应不断进行，闭合通路中的电流就能不断地流过。