实验一锂电池碱性电池和镍氢电池的性能测试

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1、实验一锂电池碱性电池和镍氢电池的性能测试实验一锂电池、碱性电池和镍氢电池的性能测试一、实验的基本原理1.锂电池的电极反应(1)二次锂电池的电极反应Positiveelectrode:LiFePO4+e-=Li++Fe2++PO43-Negativeelectrode:LixC-e-=xLi++COverallreaction:LiFePO4+LixC=xLi++C+LiFePO4[E=3.8V]Fig.1Chargeanddischargeoflithiumbattery(2)—次锂电池的电极反应Positiveelectrode:Mn02+e-=Mn02Negativeelectro

2、de:Li-e-=Lin-Overallreaction:Mn02+Li=LiMnO2[E=3.5V]2.碱性锌锰干电池总反应Positiveelectrode:2MnO2+H20+2e-=Mn2O3+20H-Negativeelectrode:Zn+20H?ZnO+H20+2e?Overallreaction:Zn+2MnO2=ZnO+Mn2O3[E=1.5V]3.镍氢二次电池的屯极反应Positiveelectrode：NiOOH+H20+e-—Ni(OH)2+OH-Negativeelectrode：MH+OH-—M+H20+e-M+Ni(0H)2[E=1.2V]Overallr

3、eaction:MH+NiOOH二、仪器和材料11.仪器CorreTestCS3502.一次性纽扣锂电池(CR2032)及干电池和5号或7号镍氢电池以及充电器，其屮四套备用)三、电池的性能测试CorrTest电化学测试系统由CS系列电化学工作站(恒电位/电流仪)和CorrTest控制与数据分析软件组成。可以进行稳态电化学方法测试，如开路电压、恒电位极化、动电位扫描等；暂态电化学测试，如恒电位(流)阶跃、恒电位(流)方波；可以进行电分析化学方法，如线性扫描伏安分析、循环伏安分析以及各种方波、差分伏安分析等；以及交流阻抗测试等。它在电极过程研究、化学电源、电镀、电解、相分析、金属腐蚀研究、

4、电化学保护参数测定等方胆具有广泛用途。图1中接线说明：绿色一工作电极(WE);红色一对电极(CE);黄色一参比电极(RE)。图1CorrtestCS350电化学工作站1.开路电位(OpenCircuitPotential)Voc图2开路电压测试的实验参数设置界面2菜单位置：“测试方法”一“稳态测试”一“开路电位”。根椐图示界面分别设置恒电位仪、电解池和测量时间等参数。(具体参考武汉科斯特仪器有限公司CorrTestCS系列电化学工作站说明书)把测量电池正确接入测试系统，点击开始按钮，幵始进行测量，记录电位、电流-时间曲线。注：(1)先建立新数据文件;(2)坐标类型设置为电位电流-时间模

5、式。1.恒电位极化(ConstantPotentialPolarization)菜单位置：“测试方法”一“稳态测试”一“恒电位极化”图3恒电位极化测试的实验参数设置界面根据图示界面分别设置恒电位仪、电解池、极化电位(士0.1〜0.3VvsVoc)和极化时间等参数。点击幵始按钮，幵始进行测量，记录电流-时间曲线。注：(1＞先建立新数据文件;(2)坐标类型设置为电流-时间模式。2.恒电位阶越(ConstantPotentialStep)恒电位阶跃也可用来测量溶液电阻Rs和工作电极的极化电阻Rp，还可以计算双电层电容Cd。具体计算方法请参见刘永辉所编的《电化学测试技术》一书，北京航空学院出版

6、社，1987年10月第1版。菜单位置：“测试方法”一“暂态测试”一“恒电位阶跃”图4恒电位阶越测试的实验参数设置界面3根据图示界面分别设置恒电位仪、电解池、阶越电位(<10mV)和极化电位选择Voc等参数。点击开始按钮，开始进行测量，记录电流-时间曲线。注：(1＞先建立新数据文件;(2)坐标类型设置为电流-时间模式。1.线性扫描伏安法(LinearScanVoltammetryLSV)线性扫描伏安法(LinearScanVoltammetry)是以线性扫描方成将激发电位施加于工作电极上。从起始电位开始线性扫描至终止电位后即终止,其扫描历程相当于循环伏安法的半个循环。菜单位置：“测

7、试方法”一“伏安分析”一“线性扫描伏安”图5线性扫描伏安测试的实验参数设置界面根据图示界面分别设置恒电位仪、电解池、电压扫描速率和扫描初始和终止电位(电压扫描范围<lVvsVOC)等参数。点击开始按钮，开始进行测量，记录电位、电流-时间曲线。点击开始按钮，开始进行测量，记录电流-电压曲线。注：(1)先建立新数据文件;(2伴标类型设置为电流-电压模式。2.循环伏安法(CyclicVoltammetryCV)循环伏安法(cyclicvolta